陶瓷材料的结构与特性
陶瓷材料的结构
陶瓷材料是多相多晶材料，陶瓷结构中同时存在
Байду номын сангаас
晶体相
玻璃相
气相
各组成相的结构、数量、形态、大小及分布决定了陶瓷的性能。
１. 晶相
晶相是陶瓷材料的主要组成相，对陶瓷的性能起决定性作用。 陶瓷中的晶相的结合键为 离子键 共价键 混合键 氧化物结构的结合键以离子键为主，又称离子晶体。 Si3N4、SiC、BN等以共价键为主，称共价晶体。 氧化物结构的主要特点是氧离子紧密排列构成晶格骨架，组成六方 或面心立方点阵，而正离子位于骨架的适当间隙之中。 如：CaO、MgO、Al2O3、ZrO2
α-石英
870℃
1470℃
α-鳞石英
α-方石英
1713℃ 熔融SiO2
加热 急冷
180~270℃
163℃
573℃
β-石英
β-鳞石英
γ-鳞石英
117℃
β－方石英
石英玻璃
实际陶瓷晶体与金属晶体一样也存在晶体缺陷，这些缺陷可加速 陶瓷的烧结扩散过程，还影响陶瓷性能。
晶粒愈细，陶瓷的强度愈高。如刚玉（Al2O3）晶粒平均尺寸为 200μm时，抗弯强度为74MPa，1.8μm时抗弯强度可高达570MPa。
气孔对陶瓷的性能有显著影响，使陶瓷强度降低、介电损耗增大， 电击穿强度下降，绝缘性降低。
气相可使陶瓷的密度减小，并能吸收振动；
用作保温的陶瓷和化工用的过滤多孔陶瓷等需要增加气孔率，有 时气孔率可高达60％。
谢 谢！
硅酸盐结构
结构很复杂，但基本结构 单元为[SiO4]硅氧四面体，结合键 为离子键、共价键的混合键；
每个氧原子最多只有被两 个[SiO4]所共有；
Si-O-Si的键角为145℃; [SiO4]既可孤立存在，亦可通过共用顶点连接成链状、平面或三维 网状结构，故硅酸盐材料有无机高聚物之称。
陶瓷是什么材料做的
陶瓷是什么材料做的
陶瓷是一种非金属材料，主要由氧化物和硅酸盐组成，经过高温烧制而成。
它
具有优异的耐磨、耐高温、绝缘、化学稳定性等特点，因此在日常生活和工业生产中得到了广泛的应用。
首先，我们来看一下陶瓷的材料成分。
陶瓷的主要成分是氧化物，比如氧化铝、氧化硅、氧化锆等，以及硅酸盐，比如长石、石英等。
这些成分经过精细加工和混合后，再经过高温烧制，形成了坚硬的陶瓷材料。
陶瓷的制作过程非常复杂，一般包括原料准备、成型、烧结等步骤。
首先，原
料需要经过粉碎、混合等工艺，变成均匀的粉末状物料。
然后，根据产品的要求，将这些粉末材料进行成型，可以采用压制、注塑、挤压等方法。
成型后的陶瓷坯体需要进行烧结，这是整个制作过程中最关键的一步。
烧结过程中，陶瓷坯体在高温下逐渐结晶并变得致密，形成坚硬的陶瓷材料。
陶瓷材料的种类繁多，按用途可分为建筑陶瓷、日用陶瓷、工业陶瓷等。
建筑
陶瓷主要用于建筑装饰和环境美化，比如瓷砖、马赛克等；日用陶瓷则包括餐具、花瓶等，具有良好的装饰性和实用性；工业陶瓷则广泛应用于机械、电子、化工等领域，比如陶瓷轴承、陶瓷刀具、陶瓷密封件等。
除了常见的氧化物和硅酸盐陶瓷，还有一些特殊陶瓷材料，比如氧化锆陶瓷、
氮化硅陶瓷等。
这些陶瓷材料具有更高的硬度、耐磨性和耐高温性能，被广泛应用于高科技领域，比如航空航天、医疗器械等。
总的来说，陶瓷是一种重要的非金属材料，具有优异的性能和广泛的应用前景。
随着科技的发展和工艺的改进，相信陶瓷材料会在更多领域展现出其独特的魅力。
陶瓷材料的分类及性能
陶瓷材料的力学性能高分子091 项淼学号17陶瓷材料陶瓷、金属、高分子材料并列为当代三大固体材料之间的主要区别在于化学键不同。
金属：金属键高分子：共价键（主价键）+范德瓦尔键（次价键）陶瓷：离子键和共价键。
普通陶瓷，天然粘土为原料，混料成形，烧结而成。
工程陶瓷：高纯、超细的人工合成材料，精确控制化学组成。
工程陶瓷的性能：耐热、耐磨、耐腐蚀、绝缘、抗蠕变性能好。
硬度高，弹性模量高，塑性韧性差，强度可靠性差。
常用的工程陶瓷材料有氮化硅、碳化硅、氧化铝、氧化锆、氮化硼等。
一、陶瓷材料的结构和显微组织1、结构特点陶瓷材料通常是金属与非金属元素组成的化合物；以离子键和共价键为主要结合键。
可以通过改变晶体结构的晶型变化改变其性能。
如“六方氮化硼为松散的绝缘材料；立方结构是超硬材料”2、显微组织晶体相，玻璃相，气相晶界、夹杂（种类、数量、尺寸、形态、分布、影响材料的力学性能。
（可通过热处理改善材料的力学性能）陶瓷的分类※玻璃—工业玻璃(光学，电工，仪表，实验室用)；建筑玻璃；日用玻璃※陶瓷—普通陶瓷--日用，建筑卫生，电器（绝缘），化工，多孔……特种陶瓷--电容器，压电，磁性，电光，高温……金属陶瓷--结构陶瓷，工具（硬质合金），耐热，电工……※玻璃陶瓷—耐热耐蚀微晶玻璃，光子玻璃陶瓷，无线电透明微晶玻璃，熔渣玻璃陶瓷…2. 陶瓷的生产(1)原料制备（拣选，破碎，磨细，混合）普通陶瓷（粘土，石英，长石等天然材料）特种陶瓷（人工的化学或化工原料---各种化合物如氧、碳、氮、硼化合物）(2)坯料的成形（可塑成形，注浆成形，压制成形）(3)烧成或烧结3. 陶瓷的性能(1)硬度是各类材料中最高的。
（高聚物<20HV，淬火钢500-800HV，陶瓷1000-5000HV）(2)刚度是各类材料中最高的（塑料1380MN/m2，钢207000MN/m2)(3)强度理论强度很高（E/10--E/5）；由于晶界的存在，实际强度比理论值低的多。
陶瓷结构件的作用和特点
陶瓷结构件的作用和特点陶瓷结构件是一种广泛应用于各种机械设备中的零部件，其主要作用是支撑和固定机械设备的各个部件，同时还能够承受一定的载荷和振动。
与传统的金属结构件相比，陶瓷结构件具有许多独特的特点，下面将从材料、制造工艺和应用等方面进行详细介绍。
一、材料特点陶瓷结构件的主要材料是氧化铝、氧化锆等高温陶瓷材料，这些材料具有高硬度、高强度、高耐磨性、高耐腐蚀性等特点。
此外，陶瓷材料还具有良好的绝缘性能和耐高温性能，能够在高温、高压、强酸、强碱等恶劣环境下长期稳定运行。
二、制造工艺特点陶瓷结构件的制造工艺主要包括注塑成型、压制成型、烧结等工艺。
其中，注塑成型是一种常用的工艺，可以生产出形状复杂、精度高的陶瓷结构件。
压制成型则适用于生产大批量的简单形状的陶瓷结构件。
烧结是陶瓷结构件制造的最后一道工序，通过高温烧结可以使陶瓷材料达到最终的硬度和强度。
三、应用特点陶瓷结构件广泛应用于各种机械设备中，如汽车发动机、航空发动机、石油钻机、化工设备等。
其主要应用特点包括：1.高强度：陶瓷结构件具有高硬度、高强度的特点，能够承受较大的载荷和振动。
2.耐磨性好：陶瓷结构件表面光滑，摩擦系数小，能够有效减少机械设备的磨损。
3.耐腐蚀性好：陶瓷结构件能够在强酸、强碱等恶劣环境下长期稳定运行。
4.绝缘性能好：陶瓷结构件具有良好的绝缘性能，能够有效防止机械设备的漏电。
5.耐高温性能好：陶瓷结构件能够在高温环境下长期稳定运行，适用于高温、高压的机械设备中。
综上所述，陶瓷结构件具有高强度、耐磨、耐腐蚀、绝缘、耐高温等特点，广泛应用于各种机械设备中。
随着科技的不断发展，陶瓷结构件的应用范围将会越来越广泛，成为机械制造业的重要组成部分。
陶瓷材料的结构与性能分析
陶瓷材料的结构与性能分析陶瓷材料是一类广泛应用于建筑、电子、航空等领域的材料，具有优异的物理和化学性质。
而想要深入了解陶瓷材料的性能表现，首先必须对其结构进行分析。
一、结晶结构陶瓷材料主要由氧化物组成，常见的有硅酸盐、氮化硅、氧化铝等。
在陶瓷材料中，原子或离子按照一定的几何排列方式组成结晶结构。
例如，硅酸盐陶瓷中的硅离子和氧离子以正方形或三角形的排列方式拼接成网络结构。
而氮化硅陶瓷则由氮离子和硅离子按照边长相等的正六边形排列形成具有大空隙的结构。
结晶结构的不同会导致陶瓷材料的性能差异，如硬度、热传导性等。
二、晶粒大小晶粒大小是陶瓷材料表面性能的重要指标之一。
晶粒的尺寸越小，材料的强度和硬度往往越高，因为小晶粒内部的晶界相对较多，在晶界上形成了许多阻碍位错运动的障碍点，从而提高了材料的抗变形能力。
因此，控制陶瓷材料的晶粒尺寸，对提高其力学性能具有重要意义。
三、杂质含量陶瓷材料中的杂质含量对其性能影响举足轻重。
杂质的存在会破坏材料的完整晶体结构，从而导致性能的下降。
例如，陶瓷材料中的铁、镉等金属离子会影响其电学性能，氮化硅材料中杂质的存在会导致其电阻率的变化。
因此，在制备陶瓷材料时，对原材料进行严格筛选和纯化，以及控制烧结工艺的条件，能够有效减少杂质含量，提高材料的性能。
四、孔洞结构孔洞是陶瓷材料中普遍存在的结构特征之一。
孔洞会影响材料的力学性能、热导率等。
例如，在陶瓷材料中，孔洞的存在可以减小材料的密度，从而提高其机械强度。
此外，孔洞还能影响热的传导、吸附等性质。
因此，对陶瓷材料的孔洞结构进行合理设计和控制，能够改善其性能，拓宽其应用范围。
五、晶界结构陶瓷材料中的晶界是由相邻晶粒之间的原子之间形成的。
晶界的存在会影响材料的力学性能、导电性能、疲劳寿命等。
在力学性能方面，晶界是位错移动的阻碍剂，增加了材料的塑性变形程度；在导电性能方面，晶界处存在能带偏移和电阻率增加现象，使材料的导电性能下降。
因此，控制晶界的结构，合理改善晶界的质量和数量，对提高陶瓷材料的性能至关重要。
陶瓷的微观结构
陶瓷的微观结构一、引言陶瓷是一种广泛应用于日常生活和工业领域的材料。
它具有许多优良的特性，如高硬度、耐高温、耐腐蚀等。
这些特性与陶瓷的微观结构密切相关。
本文将从微观层面解析陶瓷的结构特点，以增进对陶瓷材料的理解。
二、陶瓷的组成陶瓷通常由非金属元素的化合物组成，主要包括氧化物、碳化物、氮化物等。
其中，氧化物陶瓷最为常见，如氧化铝、氧化硅等。
这些化合物具有稳定的化学性质，为陶瓷材料赋予了优异的特性。
三、陶瓷的结晶结构陶瓷材料的结晶结构与其物理性质密切相关。
大多数陶瓷材料具有离子键或共价键，因此其结晶结构多为离子晶体结构或共价晶体结构。
1. 离子晶体结构离子晶体结构是由阳离子和阴离子通过离子键结合而成的晶体结构。
例如，氧化铝的结构就是由氧离子和铝离子构成的。
在这种结构中，阳离子通常占据晶体的中心位置，而阴离子则环绕其周围。
离子晶体结构的稳定性较高，因此具有较高的熔点和硬度。
2. 共价晶体结构共价晶体结构是由共价键连接的原子构成的晶体结构。
例如，硅化硅的结构就是由硅原子通过共价键连接而成的。
在这种结构中，原子通过共用电子进行连接，形成稳定的晶体结构。
共价晶体结构通常具有较高的熔点和较好的导电性能。
四、陶瓷的微观缺陷陶瓷材料中晶格缺陷的存在对其性能有着重要影响。
常见的陶瓷缺陷包括点缺陷、线缺陷和面缺陷。
1. 点缺陷点缺陷是晶体中原子位置的缺失或替代。
常见的点缺陷有空位、间隙原子和杂质原子。
这些点缺陷会导致陶瓷的导电性、热导率等性能发生变化。
2. 线缺陷线缺陷是晶体中沿一维方向的缺陷，如位错和脆性晶粒。
位错是晶体中原子排列的错位，会导致陶瓷的塑性变差。
脆性晶粒则是陶瓷中存在的较大晶粒，容易引起断裂。
3. 面缺陷面缺陷是晶体中沿二维方向的缺陷，如晶界和孪晶。
晶界是晶体中不同晶粒的交界面，对陶瓷的力学性能和导电性能有重要影响。
孪晶是晶体中形成的两个镜像对称的晶粒，容易导致陶瓷的脆性断裂。
五、陶瓷的微观结构与性能关系陶瓷材料的微观结构对其性能具有重要影响。
陶瓷材料的晶体结构与应力分析
陶瓷材料的晶体结构与应力分析一、介绍陶瓷材料是一类具有特殊结构和性质的无机非金属材料。
在陶瓷材料中，晶体结构的性质起着重要的作用。
本文将探讨陶瓷材料的晶体结构以及应力分析方面的内容。
二、陶瓷材料的晶体结构1. 颗粒晶体结构陶瓷材料中常见的晶体结构是颗粒状的结构。
这种结构由大量的微小晶体颗粒组成。
这些颗粒有特定的结构排列方式，形成陶瓷材料的整体结构。
2. 结晶晶体结构在其他一些陶瓷材料中，晶体结构呈现出明确的晶格结构。
晶格是由原子或离子组成的周期性结构。
晶体结构的稳定性与晶格的完整性密切相关。
3. 硅酸盐晶体结构硅酸盐是一种重要的陶瓷材料类型，其晶体结构含有硅和氧的化合物。
硅酸盐的晶体结构可以用于制造陶瓷工艺品、建筑材料等。
三、陶瓷材料的应力分析1. 内应力陶瓷材料在制备或使用过程中，会受到各种力的作用，从而产生内应力。
内应力可能导致陶瓷材料的破裂或变形。
对陶瓷材料的应力分析是为了预测和控制内应力的产生。
2. 热应力热应力是由于温度变化引起的。
在陶瓷材料的制备过程中，高温和冷却过程会导致温度的变化，从而产生热应力。
热应力是陶瓷材料中常见的一种应力形式。
3. 力学应力陶瓷材料在受到外力作用时，会产生力学应力。
力学应力的大小和方向与外力的大小和方向密切相关。
对陶瓷材料的力学应力进行分析有助于了解材料的强度和韧性。
四、工程应用陶瓷材料的晶体结构和应力分析在工程领域有着广泛的应用。
例如，在陶瓷制品的设计和开发过程中，通过对晶体结构的研究，可以改善材料的性能和品质。
同时，应力分析可以帮助工程师预测陶瓷材料在使用过程中可能产生的破裂和变形情况，从而设计更可靠的陶瓷产品。
五、结论陶瓷材料的晶体结构对其性能有重要影响。
对陶瓷材料的晶体结构进行研究可以改善材料的品质和性能。
同时，应力分析对于预测和控制陶瓷材料的破裂和变形具有重要意义。
通过合理的晶体结构设计和应力分析，可以提高陶瓷材料的可靠性和应用价值。
陶瓷材料的晶体结构与应力分析是一个复杂而有趣的课题。
陶瓷材料的微观结构与力学性能
陶瓷材料的微观结构与力学性能陶瓷材料在现代工业生产中扮演着重要的角色，具有许多独特的性质和应用。
然而，要研究和了解陶瓷材料的力学性能，首先需要理解其微观结构对这些性能的影响。
在研究微观结构时，首先要考虑的是陶瓷材料的晶体结构。
陶瓷材料通常由一种或多种无机化合物组成，这些化合物在形成晶粒时会以特定的排列方式堆积在一起。
晶体结构的不同将直接影响到陶瓷材料的物理和力学性能。
例如，陶瓷材料的硬度与晶体结构的紧密程度有关。
一般来说，晶体结构越紧密的材料，其硬度也越高。
这是因为紧密的结构能够抵抗外界力的压迫，使材料不容易被损坏。
在陶瓷材料中，氧化物晶体结构的硬度一般比非氧化物晶体结构的硬度要高，这种差异主要归因于晶体结构中氧的参与。
另一个与微观结构相关的重要参数是晶界。
晶界是两个晶粒之间的界面区域，其结构和性质在陶瓷材料中起着重要的作用。
晶界的存在不仅影响材料的力学性能，还会影响其电学、化学性质等。
晶界的特点和晶粒大小、形状密切相关。
一般来说，晶界越多，晶体的塑性就会越好。
这是因为晶界在陶瓷材料中能够提供位错运动的路径，使材料能够变形而不破裂。
除了晶体结构和晶界，陶瓷材料的孔隙率也是影响其力学性能的重要参数。
孔隙率是指材料中存在的孔隙的体积占总体积的比例。
孔隙率越高，材料的密度越低，从而强度越低。
这是因为孔隙是弱点，容易在受力作用下形成裂纹和断裂。
因此，为了提高陶瓷材料的力学性能，降低孔隙率是非常重要的。
最后，要论述陶瓷材料的力学性能，不能忽视其微观结构与应力的关系。
陶瓷材料在受力作用下会发生断裂，这一现象与晶体结构和晶界的应力分布密切相关。
例如，在压缩应力作用下，晶粒间的互相挤压可以抵消一部分应力，从而提高材料的强度。
然而，如果应力过大，容易引起晶粒的移动和破裂，导致材料的脆性断裂。
综上所述，陶瓷材料的微观结构对其力学性能有着重要影响。
晶体结构的紧密度、晶界的存在与否、孔隙率以及微观结构与应力的关系都是影响陶瓷材料力学性能的重要因素。
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陶瓷材料的結構與特性【摘要】一般稱為陶瓷的材料是泛指「非金屬的無機固相物質」，它通常是一種化合物，由兩種或兩種以上的帶電離子鍵結所構成。
由於離子種類不同，合成的物質具有與金屬材料截然不同的機械、電、磁、光等特性。
英文ceramic（陶瓷）一字源自希臘字"keramikos"，意指「燒過的東西」。
在中國的工藝辭彙裡，「陶」與「瓷」卻指不同的燒成品：前者是指燒結後的物品，例如瓦罐，它仍具有表面孔隙，在潮濕的環境中會吸收水分；「瓷」一字指的是表面燒結緻密，不會滲水的日用器皿，其表面常覆蓋著一層玻璃質的釉料，在高溫的燒成後，表層可以隔離水氣的入侵。
陶瓷材料與人類文明的發展息息相關建築業採用大量的水泥材料，外牆及室內裝飾的壁磚、地磚，以及有利採光與美觀的多色玻璃門窗或幕帷，隨處可見。
日常電器用品或資訊產品中，做為個人電腦386／486中央處理器多層電路隔板的氧化鋁基板、電阻材料、多層電容器，都是由高純度的陶瓷所製成。
由於某些陶瓷具有優異的抗腐蝕性，這種材料又可用來製作強酸、強鹼的容器，或是製成人工關節，來取代人體內不堪使用的關節。
陶瓷的高硬度，使得許多容易磨蝕的組件漸漸採用陶瓷，而且它的熔點比一般的金屬與高分子材料來得高，所以高溫的隔熱材料或是廢熱的熱交換器，都可使用陶瓷材料。
其他在國防工業或航太工業，精密陶瓷都有其特定的用途。
如果了解陶瓷材料的原子結構與金屬及高分子材料的不同後，大家一定不會對陶瓷性質的多樣性感到懷疑。
一次世界大戰以前，陶瓷產品只限於日常的器物如磚瓦、混凝土或是玻璃器皿。
但1940年以後，陶瓷領域已擴展到微電子、電腦、資訊、國防、航太的範圍之中。
由於對陶瓷的物、化性質的了解，改善純化與合成的技術，並發展出新的陶瓷製造工程，才使得簡單的建築與日常使用的陶瓷材料，擴展為特定用途的精密陶瓷組件。
最常見的陶瓷原料是天然風化的礦石，像是黏土或石英砂，主要的成分是氧化矽，其次是氧化鋁、氧化鈣、氧化鎂，或是鹼金屬的氧化物。
由於大自然長年風化作用的結果，將火山岩漿形成的花崗岩分解，經雨水及二氧化碳作用將其中的長石（含鉀鋁矽的氧化物）部分溶解，殘留的鋁矽酸物轉成高嶺土（一種常見的陶瓷黏土）。
這種黏土的基本成分是Al2O3.2SiO2.2H2O，因為含有氧化鐵的雜質，常呈棕褐色，又在自然環境的分離作用下，細小的晶粒（小至1mm的1/1000）沈積成黏土礦，其中混雜著有機質，成為傳統陶瓷原料的主要來源。
由於含有有機質（像木質素或藻膠），細緻的黏土很容易與水混合，形成的泥漿也有適當的黏性，由泥漿注模成形的坯體也有相當的強度，可以移入窯爐裡，燒出精緻、美觀的瓷器。
細小的陶瓷顆粒，有些呈圓形，有些呈鬚晶或板片狀，但都有其固定的結晶構造。
因為顆粒夠小的關係，燒陶瓷生坯時，不必達到它的熔點就能將陶瓷燒結緻密。
緻密的陶瓷器不僅不易吸水，其他的強度、硬度、透明度等性質都能提高不少。
此外，利用燒瓷溫度與時間的調整，細小的陶瓷顆粒在燒結時會逐漸靠近，達到緻密化的目的；晶粒也會逐漸長大，或是長成「柱晶」狀，例如許多白色瓷器的坯體都有的「富鋁紅柱石」（mullite，又稱「莫來石」）。
不同的熱處理方法，包括改變加熱的溫度、時間、氣氛，可造成晶粒與孔隙的變化。
不同的晶粒大小、分布與晶界間的現象，我們統稱「微結構」，這種結構的尺度就比原子的結構或是晶體結構大上數百倍，乃至數千倍以上。
陶瓷材料的性質即決定於陶瓷化合物的「原子結構」、「晶體結構」，以及不同製程產生的「微結構」。
以下按陶瓷的基本分子結構、結晶結構與微結構，由小而大，分階段舉例說明與陶瓷特性間的關係。
陶瓷的分子結構前面提及最常見的陶瓷材料是以黏土為主的氧化物，包括氧化矽、氧化鋁或氧化鉀的分子，這些分子都含有一定量的陰及陽離子。
兩個異性的離子由於游離或吸引電子的能力不同的關係，當它們接近時，除了可藉由共同擁有原子軌道上的電子達到穩定的效果外，這種對價電子親和能力（又稱「陰電性」）也會影響兩個相吸的異性離子的鍵結特性，我們常以「游離率」或「陰電性差值」來表示。
當陰陽離子的陰電性相差愈多，它們形成的化合物的「離子鍵性」愈高，反之則「共價鍵性」高。
所以除了少數的例外，大部分的陶瓷材料的分子鍵結形態多屬兩種鍵性的混成。
完全的共價鍵材料極少，結晶形的鑽石（碳）即是一例；而接近完全離子鍵的化合物，像食鹽（氯化鈉）則只有非常微弱的共價鍵性。
稍後，我們將介紹共價與離子鍵性比例的高低，將直接影響陶瓷材料的熔點、基本分子結構、導電性及其他許多物理性質。
共價鍵性高的鍵結電子由相鄰的兩個離子平均共有，雖然相鄰兩個離子的靜電力較離子鍵離子對（ion pair）為小，但是其價鍵的方向性卻高出很多，意即離子間的相對運動阻抗較大。
鑽石的共價鍵性最高，結構裡的〔碳－碳〕鍵結特性強固，使得鑽石成為最硬的材料。
除了上述的「價鍵性」外，陰陽離子「半徑比」也是決定晶體物性的因素。
我們以矽、鋁及鉛三種陽離子分別與氧離子鍵結，有可能的狀態（即能量較穩定）是每個陽離子分別有四、六或八個氧離子環繞。
如圖一所示，我們常以「配位數」（簡稱CN值），來標示特定離子所環繞的異性離子的數量。
圖一是三組分子結構的上視或立體圖。
其陽離子的配位數分別是四、六或八。
這三種結構又可稱為四面體、八面體或立方六面體。
許多陶瓷晶體結構大都由這三種「基本結構體」所組成；可以單純地只含有四面體（鑽石結構）、六面體（鋼玉結構），或是多種的混合結構體（例如尖晶石結構）。
圖一左列的上視圖顯示氧原子層上下層的相關位置及堆積密度，可以看出前兩個結構體的氧原子以六角形的最密堆積堆疊成三度空間結構，而陽離子則位在陰離子堆積的空隙中，所以像尖晶石的結構中可同時發現CN為4及6的兩種「基本結構體」。
以氧化矽（SiO2）為例，矽離子的CN值為4，與另四個氧形成一個四面體〔見圖二（a）〕。
當四面體其中兩個氧與另兩個四面體共用，形成相連的環狀分子或長分子鏈〔見圖二（b）及（c）〕，這是共用角的形式。
一個四面體最多有四個角、六個邊或四個面，能與相鄰的四面體共用。
這些相連的四面體可以重複地向四面八方延展，此重複的結構即成「晶體結構」，而可以用來描述晶體結構的最小單位稱為「單位晶胞」（unit cell），圖三與四即是兩個例子。
若是此種重複的結構只限於3～5個基本結構體的範圍，此陶瓷材料即呈「非晶質」。
在許多的例子中，陶瓷能同時具有「晶體」及「非晶質」結構，我們仍以氧化矽為例，當它在1720℃以上的高溫熔化後，逐漸冷卻下來，矽氧分子結構重組成「白矽石」晶體；但當冷卻速率較快時，部分的矽氧四面體無法在較短的時間裡排成結晶狀的結構，而保有類似液體分子的不規則結構，也就是我們常稱的「氧化矽玻璃」。
陶瓷的晶體結構由於X光繞射技術的發展，人類對陶瓷晶體結構的了解向前邁進一大步，知道原子是如何堆疊起三度空間的結構體。
如果嚴密控制晶體的成長，陰陽兩種離子按其最「喜好」的「基本分子結構」組成最基本的單位，然後依成長環境所提供的溫度、散熱速度、晶種的存在與否以及其他雜質或重力因素，而長出「單晶」、「多晶」或是「玻璃」材料。
如何從晶體的原子結構、鍵結強度與方向性來判定陶瓷材料的「特性」，可由下列的說明了解清楚。
鑽石圖三是鑽石結構，也是結晶結構中「對稱性」最好的一例。
我們沿著此結構的三軸方向切出平行面，面上的碳原子及價鍵的密度在三軸方向都相等。
因此我們從晶體結構的觀察，可以預測鑽石在三個主軸方向的物理性質應該完全相同，例如硬度、熱傳導係數、導電度（或電阻率）、光的折射率等等性質。
鑽石材料由於具有最強的共價鍵性，它的硬度是所有材料裡最高的，所以在工業上拿來切割或研磨其他硬質陶瓷；它的熱傳導率比任何金屬都好，尤其在高溫的狀態，所以最新的研究將鑽石膜鍍在超高速運算的微電子基板上，以利散熱；它的折光率非常的高，所以可切成很小的體積，但仍有許多反射平面；它的電阻值非常的高，高過其他的陶瓷絕緣材料。
但是當結構裡摻有其他雜質，它的顏色、導電度都有大幅度的改變。
主要是摻入的雜質〔例如鉻離子（Cr3+）〕所帶的電價與C4+不同。
當摻入一定比例後，晶體結構裡漸漸的多出帶正電的電洞，這些電洞可以是傳電的媒介；相反的，若是摻入五價的磷離子（P5+），因電價平衡而產生的電子則成為導電的媒介。
這種因摻入他種原子，改變陶瓷晶體性質的例子在光學及電子的應用領域裡隨處可見。
晶體結構對稱好的另個例子是稱為「岩鹽結構」（rock salt）的材料，像常見的氯化鈉（NaCl）、氧化鎂（MgO），它們的結構看起來像圖四的形態，任何一個離子都有六個異性離子環繞，亦即CN值為6，雖然每單位離子的價鍵較「鑽石結構」為高，但因為離子鍵性較強，所以相對於鑽石、氯化鈉及氧化鎂的融熔溫度較低，而且在接近熔點以下即能導電。
近二十年發展的先進陶瓷中有三個相當重要的陶瓷材料：氧化鈹（BeO）、氧化鋁（Al2O3）及鎂鋁尖晶石（MgAl2O4）。
它們的結構有許多類似之處（見圖五），氧離子排成六角對稱形態，其他的陽離子（鈹、鋁或鎂）則夾在CN等於4或6的夾縫中。
氧化鈹氧化鈹是個非常耐高溫的材料，熱傳導性也不錯，在核能的應用上是非常重要的材料，但是它卻是毒性很強的化合物，人體所能忍受的劑量是以ppm（百萬分之一）計，所以近幾年，在一些特定的用途上漸被另一種陶瓷材料，氮化鋁（AIN），所取代。
氧化鋁（剛玉）高純度的單晶氧化鋁俗稱「剛玉」，它的莫式硬度為九，略次於鑽石的硬度（十度），當少量的鋁由鉻離子取代時，剛玉的顏色呈淡粉紅色，但鉻的取代量多時，顏色呈綠色，我們稱為「祖母綠」，是種非常高價的寶石。
單晶的氧化鋁在某一個特定方向的強度較差，而且單晶的價格非常的高，所以工業上的應用多採用「多晶」的氧化鋁。
從細粒的高純度粉末壓模成形，然後在1450℃以上溫度繞結緻密，雖然晶粒的排列並不一致，但是〔鋁－氧〕形成的價鍵特性，使得這個多晶氧化鋁的硬度和強度都堪稱一流。
由於價格合理，故人工關節、電子基板、高溫軸承、陶瓷刀具及耐磨襯墊都採用氧化鋁材料。
鎂鋁尖晶石鎂鋁尖晶石（MgAl2O4）是另一系列高溫陶瓷材料的代表。
鎂離子常由同是帶2價正電的鈣（Ca2+）、鐵（Fe2+）所取代，而鋁離子則能被3價的鉻（Cr3+）所替代。
從圖五最右邊的結構知道，氧層之間所夾的陽離子，一層是鎂／鋁的混合，一層則全是鋁離子，而且2價陽離子所在的位置都在CN為4的空隙，但3價陽離子則在CN為6的空隙。
由於混雜著類似純「剛玉」的結構及「岩鹽」的結構，所以這種材料的硬度、熔點及其他物理性質大都介在兩種結構的性質之間。
天然生成的這種材料數量不少，由於價格低廉，而且純度頗高，在講求效能的現代煉鋼廠，許多耐火材料都採用尖晶石類的陶瓷原料。
含鐵尖晶石含鐵尖晶石（ReFe2O4）的另一特性是具有磁性。