①氧化物基金属陶瓷。以氧化铝、氧化锆、氧化镁、 氧化铍等为基体，与金属钨、铬或钴复合而成，具 有耐高温、抗化学腐蚀、导热性好、机械强度高等 特点，可用作导弹喷管衬套、熔炼金属的坩埚和金 属切削刀具。 ②碳化物基金属陶瓷。以碳化钛、碳化硅、碳化钨 等为基体，与金属钴、镍、铬、钨、钼等金属复合 而成，具有高硬度、高耐磨性、耐高温等特点，用 于制造切削刀具 、高温轴承、密封环、捡丝模套及 透平叶片。
③氮化物基金属陶瓷。以氮化钛、氮化硼、氮化硅和 氮化钽为基体，具有超硬性、抗热振性和良好的高温 蠕变性，应用较少。 ④硼化物基金属陶瓷。以硼化钛、硼化钽、硼化钒、 硼化铬、硼化锆、硼化钨、硼化钼、硼化铌、硼化铪 等为基体，与部分金属材料复合而成。 ⑤硅化物基金属陶瓷。以硅化锰、硅化铁、硅化钴、 硅化镍、硅化钛、硅化锆、硅化铌、硅化钒、硅化铌、 硅化钽、硅化钼、硅化钨、硅化钡等为基体，与部分 或微量金属材料复合而成。其中硅化钼金属陶瓷在工 业中得到广泛地应用。
金属陶瓷
化学1101 吴晓烽
目录
概念 优点 结构和性能 制备 类型 应用
概念：
一种由金属或合金同一种或几种陶瓷相 组成的非均质复合材料,其中后者约占 15%~85%,同时,在制备温度下,金属和陶 瓷相间溶解度是很小的 (1) 金属或合金+1种以上陶瓷。 (2)非均质复合材料。 (3)陶瓷占15%~85%。 (4) 制备温度下，两相间的溶解度很小
金属陶瓷共沉积法：将液态金属通过氩气等惰性气体雾化成金属 液滴，金属液滴在喷射途中与增强体陶瓷颗粒碰撞回合，共同沉 积于水冷衬底上复合形成金属基陶瓷复合材料。 叠层复合法：先将不同金属板用扩散方法结合，然后用离子溅 射或分子束外延将金属层陶瓷层叠合成复合材料。 浸渗法：把增强体做成多孔预制件，然后在压力或者无压的条 件下将液态金属渗入多孔预制件。
切削加工领域的应用
金属陶瓷刀具都具有高的硬度、红硬性和耐磨性、 在高速切削和干切削时表现出优异的切削性能。 新型碳化钛基金属陶瓷是近年来发展较快的一种 刀具材料，其综合机械性能高，在相同的切削条 件下，碳化钛基金属陶瓷刀具的耐磨性远远高于 普通硬质合金。
航天航空工业方面的应用
从20世纪50年代开始，人们就开始了TiC-Ni系金属陶瓷在喷气发动 机的叶片用高温材料的研究，发现TiC-Ni系金属陶瓷具有优良的高 温力学性能和比重低的特点。但是，在烧结时由于镍不能完全润湿 TiC，发生TiC颗粒聚集长大，导致材料的韧性很差，结果未达到作 耐热材料使用的目的。TiC本身具有高硬度、高熔点、低比重、好 的热稳定性，而金属铜具有优异的导电、导热性能和良好的塑性， 有TiC和金属铜组成的TiC/Cu复合材料综合了两者的有异性，具有 作为导电、导热材料、耐磨材料及火箭喉衬用材料的应用价值。 铁-镍作为粘结相的碳化钛复合材料由于受到高温脆性的限制，而 使其在航空方面的应用受到了很大的限制，而研究发现铁-硅、铁铝作为粘结相的碳化钛复合材料的高温性能大大优于铁-镍，大大 提升了碳化钛材料在航空方面的应用实力。
参考文献： [1]曾爱香,唐绍裘.金属基陶瓷涂层的制备、应用及发 展[J].陶瓷 研究,1998,13(4):7-10. [2]唐绍裘.高性能陶瓷涂层材料、技术及应用市场[J].表面技 术,2002,31(2):46-47. [3]刘福田,李兆前,黄传真,等.三元硼化物基金属陶瓷覆层材料 及其 性能的研究[J].机械工程材料,2003,27(7):30-34. [4]李志,曲敬信,吴仲行,等.真空熔结镍基合金涂层的组织结构 及其 高温磨损特性[J].材料工程,2000,1:7-12. [5]林化春,丁润刚.镍基合金-碳化铬复合涂层材料的研究[J].机 械工 程材料,1995,19(6):47-49. [6]赵正,刘福田,张英才,李文虎.真空液相烧结法制备三元硼化 物硬 质合金覆层材料[J].山东冶金,2006,28(2):44-46. [7]马壮,王伟,李智超.固相反应法三元硼化物陶瓷涂层的制备及 性 能研究[D].材料导报,2010,24(4):98-102. [8]刘宗德,刘辉,侯世香.原位反应合成Mo-Ni-B系三元硼化物熔 覆层 的研究[J].金属热处理,2009,34(7):71-75.
其他方面的应用
内衬金属陶瓷复合管具有比内衬陶瓷复合管更优异的性能。 用自蔓延高温合成法离心铸造合成内衬陶瓷，可以作为抗腐 蚀管道用于石油或化工产物、半产物的运输，也可作为抗磨 管道用于矿山，选矿厂作矿浆运输管道，还可用于多泥砂水 的输水管道。 建材工业和采矿工业的大型粉碎机锤头、大桥桥梁基础设施 钻井钻头都需要高强度和高硬度的材料，把TiC高锰钢结硬 质合金镶铸或焊接在耐磨构件的工作面上，其使用寿命较工 业高锰钢同类产品提高5~10倍。
（3）梯度金属陶瓷应用及开发 它是一种由于组织连续 变化引起性能缓变的功能复合材料。该种材料可以应用与 航天飞机的热防护材料，核反应堆的内壁材料，汽车发动 机的燃烧室材料和梯度刀片材料等。
（4）金属陶瓷回收再利用问题。受环境保护和资源利 用意识的影响，金属陶瓷的回收再利用的研究在不断 地扩大和深入，但也存在一些问题，如有些国家利用 回收再生料制造的金属陶瓷产品质量低劣，所以采用 现代化技术和大规模生产模式实现资源的充分利用和 经济效益的统一，已经成为金属陶瓷发展中不可忽略 的问题。
热冲击
Co/Ni 钴/镍
硬度
Mo2C/WC 碳化钼/碳 化钨
烧结性
制备工艺
粉末冶金 法
熔体搅拌 法
金属陶瓷 共沉积法
叠层复合 法
浸渗法
粉末冶金法：把陶瓷增强体粉末与金属粉末充分混合均匀以后进行 冷压烧结，热压烧结或者热等静压。（对于一些易于氧化的金属， 烧结时通入惰性保护气体进行气氛烧结）
熔体搅拌法：将制备好的陶瓷增强体颗粒或晶须逐步混合入机械或 电磁搅拌的液态或半固态金属熔体中冷却形成胚锭的过程。（制备 过程对对设备的要求较低，生产制备工艺相对简单）
（1）新材料的研究与开发 硬质相正在向多样化方向发 展，致力于开发新型硬质相和复合硬质相 作为粘结相的 金属或者合金的种类不断的增多以资源丰富的金属代替资 源短缺的金属 相成分范围不断地饿拓宽硬质相和粘结相的含量不断突破 以前的研究范围
（2）超细晶粒和纳米级金属陶瓷
超细晶粒和纳米 级金属陶瓷比常规金属陶瓷具有更高的强韧性、硬度、 耐磨性等综合性能
金 属 陶 瓷
高 强 度
高 硬 度
耐 磨 损
耐 高 温抗 氧 化 Nhomakorabea化 学 稳 定 性
金 属 韧 性
可 塑 性
耐磨性
TiN/Ti(C,N) 氮化钛/碳氮 化钛 金属 陶瓷 TiC 碳化钛 硬度 金属基金属陶瓷是在金属基体中加入 氧化物细粉制得 ，又称弥散增强材 料 。主要有烧结铝(铝-氧化铝) 、烧 结铍（铍-氧化铍）、TD镍（镍-氧化 钍）等，金属相主要是过渡元素(铁、 钴、镍、铬、钨、钼等）及其合金。 (Ta, Nb)C 碳化钽铌