特种陶瓷第一讲 氧化铝陶瓷
氧化铝陶瓷
耐高温，化学稳定性:
Al2O3结构陶瓷的用途
密封性
水泵机械密封 水暖阀芯 气动元件 化工设备 太阳能热水器
Al203陶瓷汽车刹车盘，减重60％
成品展
Al203陶瓷汽车活塞
Al203陶瓷纺织配件导丝器
氧化铝刀具
在切削时表现 为摩擦系数低、切 削力小、不易产生 积屑瘤和粘结磨损， 因此加工件容易得 到很高的光洁面。
Al2O3结构陶瓷的性质
强度高于粘土类陶瓷，硬度很高，有很好的 耐磨性。 耐高温，可在1600度高温下长期使用。 耐蚀性很强。 良好的电绝缘性能，在高温下的电绝缘性能 尤为突出，每毫米厚度可耐电压8000V以上。 韧性低，抗热震性差，不能承受温度的急剧 变化。（缺点）
结构材料的性质对比
Al2O3结构陶瓷的生产工艺流程 原料配料→研磨加工→制浆、制泥→成 型→干燥→制粉→热压烧结→烧成→检 选（冷加工）→包装入库→出厂
原料来源
氧化铝在地壳中含量非常丰富,在岩石中 平均含量为15.34%,是自然界中仅次于 SiO2存量的氧化物。一般应用于陶瓷工 业的氧化铝主要有2大类,一类是工业氧 化铝,另一类是电熔刚玉。
性能 密 度 （ g/ c m ） 弹 性 模 量 （ G P a） 抗 拉 强 度 （ M P a） 抗 弯 强 度 (M P a) 断 裂 功 （ J/ m ）
2 3
矿物聚合材料 2 .2 - 2 .7 50 30-190 40-210 50-1500
普通水泥 2 .3 20 1 .6 - 3 .3 5-10 20
实际应用
随着科学技术的发展及制造技术的提高,氧化铝陶瓷在现代
氧化铝陶瓷
氧化铝陶瓷摘要：本文介绍了氧化铝陶瓷的结构、制备、性能及用途。
关键字：氧化铝陶瓷、Al2O3正文：一、氧化物陶瓷简介按照传统的分类方法，陶瓷可分为普通陶瓷和特种陶瓷（精细陶瓷），这两类陶瓷间没有严格的界限，有的陶瓷品种可以一种多用。
工业Al2O3，是由铝矾土(Al2O·3H20)和硬水铝石制备的，对于纯度要求高的Al2O3，一般用化学方法来制备。
电熔刚玉即是用上述原料加碳在电弧炉内于2000—2400℃熔融而制得，也称人造刚玉。
Al2O3有许多同质异晶体，目前已知的有10多种，主要有3种晶型，即Al2O3 、Al2O3 、Al2O3 。
其结构不同性质也不同，在1300℃以上的高温时几乎完全转化为Al2O3。
Al2O3属尖晶石型(立方)结构，氧原子呈立方密堆积，铝原子填充在间隙中，在高温下不稳定，力学性能、电学性能差，在自然界中不存在。
由于结构疏松，因此，也可用它来制造某些特殊用途的多孔材料。
Al2O3是一种Al2O3含量很高的多铝酸盐矿物。
它的化学组成可以近似地用RO·6 Al2O3和R2O·11 Al2O3来表示(RO指碱上金属氧化物，R2O指碱金属氧化物)，其结构由碱金属或碱土金属离子如[NaO]-层和[Al11O12]+类型尖晶石单元交叠堆积而成。
氧离子排列成立方密堆积，Na+完全包含在垂直于c轴的松散堆积平面内，在这个平面内可以很快扩散，呈现离子型导电现象。
Al2O3属三方晶系，单位晶胞是一个尖的菱面体，在自然界只存在Al2O3，如天然刚玉、红宝石、蓝宝石等矿物。
Al2O3结构最紧密、活性低、高温稳定。
它是三种形态中最稳定的晶型，电学性能最好，具有良好的机械和电学性能，一般氧化铝陶瓷都由Al2O3来制取。
二、氧化铝陶瓷的制造工艺氧化铝陶瓷是一种以Al2O3为主晶相的陶瓷材料，其氧化铝含量一般在75％～99％之间。
习惯上以配料中氧化铝的含量进行分类，氧化铝含量在75％左右的为"75瓷”，含量在99％的为“99瓷”等。
氧化铝陶瓷介绍
氧化铝陶瓷介绍来自:中国特种陶瓷网发布时间:2005-8-3 11:51:15氧化铝陶瓷制作工艺简介氧化铝陶瓷目前分为高纯型与普通型两种。
高纯型氧化铝陶瓷系Ａｌ２Ｏ３含量在９９．９％以上的陶瓷材料，由于其烧结温度高达１６５０—１９９０℃，透射波长为１～６μｍ，一般制成熔融玻璃以取代铂坩埚：利用其透光性及可耐碱金属腐蚀性用作钠灯管；在电子工业中可用作集成电路基板与高频绝缘材料。
普通型氧化铝陶瓷系按Ａｌ２Ｏ３含量不同分为９９瓷、９５瓷、９０瓷、８５瓷等品种，有时Ａｌ２Ｏ３含量在８０％或７５％者也划为普通氧化铝陶瓷系列。
其中９９氧化铝瓷材料用于制作高温坩埚、耐火炉管及特殊耐磨材料，如陶瓷轴承、陶瓷密封件及水阀片等；９５氧化铝瓷主要用作耐腐蚀、耐磨部件；８５瓷中由于常掺入部分滑石，提高了电性能与机械强度，可与钼、铌、钽等金属封接，有的用作电真空装置器件。
其制作工艺如下：一粉体制备：将入厂的氧化铝粉按照不同的产品要求与不同成型工艺制备成粉体材料。
粉体粒度在１μｍ?微米?以下，若制造高纯氧化铝陶瓷制品除氧化铝纯度在９９．９９％外，还需超细粉碎且使其粒径分布均匀。
采用挤压成型或注射成型时，粉料中需引入粘结剂与可塑剂，?一般为重量比在１０—３０％的热塑性塑胶或树脂?有机粘结剂应与氧化铝粉体在１５０—２００℃温度下均匀混合，以利于成型操作。
采用热压工艺成型的粉体原料则不需加入粘结剂。
若采用半自动或全自动干压成型，对粉体有特别的工艺要求，需要采用喷雾造粒法对粉体进行处理、使其呈现圆球状，以利于提高粉体流动性便于成型中自动充填模壁。
此外，为减少粉料与模壁的摩擦，还需添加１～２％的润滑剂?如硬脂酸?及粘结剂ＰＶＡ。
欲干压成型时需对粉体喷雾造粒，其中引入聚乙烯醇作为粘结剂。
近年来上海某研究所开发一种水溶性石蜡用作Ａｌ２Ｏ３喷雾造粒的粘结剂，在加热情况下有很好的流动性。
喷雾造粒后的粉体必须具备流动性好、密度松散，流动角摩擦温度小于３０℃。
氧化铝陶瓷
溶剂干燥法
喷雾热分解法是将铝盐Al (NO3) 3 、碳酸铝铵 (NH4AlO(OH) HCO3) 等溶液用喷雾器喷入到 高温的气氛中,溶剂的蒸发和Al (NO3) 3 的热 分解同时迅速进行,从而直接制得40～150nm 的α- Al2O3 或γ- Al2O3 粉末。该法制备能力大, 操作较为简单,但Al (NO3) 3 热分解时产生大 量的氮氧化物,环境污染给工业化生产带来一 定困难。
络合物一凝胶法
近年来也有较多采用络合物一凝胶法,即用铝的无机盐和有机络合剂制备 出金属络合物溶胶,再陈化得凝胶,碾碎、煅烧得稳定氧化铝细粉。利用这 种方法分别得到14nm 和10nm 的球形氧化铝粒子,并且无明显团聚现象。 在Al (NO3) 3 溶液中加入丙烯酰胺单体、N ,N′- 亚甲基丙烯酰胺网络剂, 在80 ℃聚合获得凝胶,经过干燥、煅烧得10nm的α- Al2O3 粉体。该方法 是在室温附近的湿化学反应,其优点是能用分子水平设计来控制材料的均 匀性及粒度,得到高纯超细材料,缺点是原料价格高,有机溶剂有毒性,以及 在高于1200 ℃处理粒子会快速凝聚。通过调节工艺条件, 可制备出粒径 小、分布窄的纳米级Al2O3 ,并会因条件不同得到不同产物AlO(OH)非晶 体及晶体粉末或透明的溶胶。在制备工艺中,加入羟丙基纤维素等具有不 同亲水疏水能力的分散剂能有效地破坏羟桥网络结合,可使凝胶粒子表面 改性,达到乳化溶液和分散胶粒的目的,从而避免凝胶粒子团聚。
氧化铝的应用
随着科学技术的发展及制造技术的提高,氧化 铝陶瓷在现代工业和现代科学技术领域中得 到越来越广泛的应用。
1) 机械方面。有耐磨氧化铝陶瓷衬砖、衬板、 衬片,氧化铝陶瓷钉,陶瓷密封件(氧化铝陶瓷 球阀) ,黑色氧化铝陶瓷切削刀具,红色氧化铝 陶瓷柱塞等。
氧化铝陶瓷
氧化铝陶瓷氧化铝陶瓷（alumina ceramics）是一种以α- Al2O3为主晶的陶瓷材料。
其Al2O3含量一般在75～99.99%之间。
通常习惯以配料中Al2O3的含量来分类。
Al2O3含量在75%左右的为“75瓷“，含量在85%左右的为“85瓷“，含量在95%左右的为“95瓷“，含量在99%左右的为“99瓷“。
工业Al2O3是由铝钒土（Al2O3·3H2O）和硬水铝石制备的，对于纯度要求不高的，一般通过化学方法来制备。
电熔刚玉即是用上述原料加碳在电弧炉内于2000～2400C熔融制得，也称人造刚玉。
Al2O3有许多同质异晶体。
根据研究报道过的变体有十多种，但主要有三种，即γ- Al2O3，β- Al2O3，α- Al2O3。
Al2O3的晶体转化关系如下图，其结构不同，因此其性质也不同，在1300度以上的高温几乎完全转变为α- Al2O3。
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γ- Al2O3，属尖晶石型（立方）结构，氧原子形呈立方密堆积，铝原子填充在间隙中。
它的密度小。
且高温下不稳定，机电性能差，在自然界中不存在。
由于是松散结构，因此可利用它来制造多孔特殊用途材料。
β- Al2O3是一种Al2O3含量很高的多铝酸盐矿物。
它的化学组成可以近似地用RO·6 Al2O3和R2O·11 Al2O3来表示（RO指碱土金属氧化物，R2O指碱金属氧化物），其结构由碱金属或碱土金属离子如[NaO]ˉ层和[Al11O12]＋类型尖晶石单元交叠堆积而成，氧离子排列成立方密堆积，Na＋完全包含在垂直于C轴的松散堆积平面内，在这个平面内可以很快扩散，呈现离子型导电。
α- Al2O3，属三方晶系，单位晶胞是一个尖的菱面体，在自然办只存在α- Al2O3，如天然刚玉、红宝石、蓝宝石等矿物。
《氧化铝陶瓷》课件
REPORTING
目 录
氧化铝陶瓷简介氧化铝陶瓷的制备方法氧化铝陶瓷的性能氧化铝陶瓷的应用案例氧化铝陶瓷的未来发展与挑战
PART
01
氧化铝陶瓷简介
REPORTING
定义
氧化铝陶瓷是一种以氧化铝（Al2O3）为主要成分的陶瓷材料。
特性
具有高硬度、高耐磨性、高耐腐蚀性、高绝缘性等优点，同时具有较好的热稳定性和化学稳定性。
导航系统
电子封装
氧化铝陶瓷因其高导热性、绝缘性和化学稳定性等特点，被用于制造电子封装材料，保护和支撑集成电路和其他电子元件。
高压电容器
氧化铝陶瓷具有高介电常数和低损耗等特点，被用于制造高压电容器，用于电力系统和电子设备中。
传感器和执行器
氧化铝陶瓷因其敏感性和稳定性等特点，被用于制造传感器和执行器等电子器件，如气敏传感器、压力传感器等。
表面处理技术
表面处理技术是提高氧化铝陶瓷性能的重要手段之一。目前，氧化铝陶瓷的表面处理技术还存在一些问题，如涂层附着力差、耐磨性差等。因此，需要加强表面处理技术的研究和开发，提高氧化铝陶瓷的表面性能。
增材制造技术
增材制造技术是一种新型的制造技术，具有个性化、高效、低成本等优点。氧化铝陶瓷在未来发展中可以与增材制造技术相结合，实现快速、精确、低成本的制造，拓展其应用领域。
机械工业
用于制造各种轴承、密封件、泵件等机械零件，具有高耐磨、耐腐蚀的特性。
电子工业
用于制造电子元件、集成电路封装、电子器件等，具有高绝缘、耐高温的特性。
航空航天
用于制造飞机发动机部件、航天器结构件等，具有高强度、轻质、耐高温的特性。
化学工业
用于制造各种耐腐蚀、耐磨损的管道、阀门、反应器等化工设备。
Al2O3特种陶瓷的研制
Al2O3特种陶瓷的研制Al2O3特种陶瓷的研制摘要氧化铝陶瓷是一种以氧化铝（Al2O3）为主体的陶瓷材料，用于厚膜集成电路。
氧化铝陶瓷有较好的传导性、机械强度和耐高温性。
需要注意的是需用超声波进行洗涤。
氧化铝陶瓷是一种用途广泛的陶瓷，因为其优越的性能，在现代社会的应用已经越来越广泛，满足于日用和特殊性能的需要。
氧化铝陶瓷分为高纯型与普通型两种。
高纯型氧化铝陶瓷系Al2O3含量在99．9%以上的陶瓷材料，由于其烧结温度高达1650—1990℃，透射波长为1～6μm，一般制成熔融玻璃以取代铂坩埚；利用其透光性及可耐碱金属腐蚀性用作钠灯管；在电子工业中可用作集成电路基板与高频绝缘材料。
普通型氧化铝陶瓷系按Al2O3含量不同分为99瓷、95瓷、90瓷、85瓷等品种，有时Al2O3含量在80%或75%者也划为普通氧化铝陶瓷系列。
其中99氧化铝瓷材料用于制作高温坩埚、耐火炉管及特殊耐磨材料，如陶瓷轴承、陶瓷密封件及水阀片等；95氧化铝瓷主要用作耐腐蚀、耐磨部件；85瓷中由于常掺入部分滑石，提高了电性能与机械强度，可与钼、铌、钽等金属封接，有的用作电真空装置器件。
关键词：氧化铝陶瓷硬度应用性能ABSTRACTAlumina ceramic is a kind of ceramic material with Al2O3as the main body, which is used in thick film integrated circuit. Alumina ceramics have good conductivity, mechanical strength and high temperature resistance. Need to pay attention to the use of ultrasonic washing. Alumina ceramics is a widely used ceramic, because of its superior performance, in the modern society has become more and more widely used to meet the needs of daily use and special properties.Alumina ceramic is divided into two types of high purity and ordinary type.High purity alumina ceramics Al2O3 content in more than 99.9% of the ceramic materials, due to the sintering temperature as high as 1650 - 1990 DEG C, the transmission wavelength is 1 ~ 6 m, usually made of molten glass to replace platinum crucible; and utilization of the transmittance of can be alkali metal corrosion as sodium lamp; in electric industry sub available for integrated circuitsubstrates with high frequency insulating materials.Ordinary alumina ceramic system according to the Al2O3 content is divided into 99 different porcelain, 95 China, 90 China, 85 porcelain and other varieties, and sometimes Al2O3content in 80% or 75% are also zoned for ordinary alumina ceramic series. Which 99% alumina ceramics material for making high temperature crucible, refractory furnace tube and special wear-resistant materials, such as ceramic bearings, ceramic sealingparts and valve piece and so on; 95 alumina ceramics is mainly used for the corrosion resistance, wear parts; 85 alumina ceramics since it is often mixed with some talcum and improve the electrical properties and mechanical strength, and molybdenum, niobium, tantalum metal sealing connection, and some used as electric vacuum device.Keywords: Alumina Ceramic Hardness Function Application前言氧化铝陶瓷是一种以氧化铝为主体的陶瓷材料，用于厚膜集成电路。
特种陶瓷
专业无机非金属材料学号43080207姓名邱海龙氧化铝陶瓷1、氧化铝陶瓷概述氧化铝陶瓷是以Al2O3为主要原料，以刚玉(α-Al2O3)为主要矿物质组成的，是一种相当重要的陶瓷材料。
1.1陶瓷的类型和性能Al2O3陶瓷通常以配料或基体中Al2O3的含量来分类。
习惯上把Al2O3含量在99％左右的陶瓷称为“99瓷”，把含量在95％和90％左右的依次称为“95瓷”和“90瓷”。
含量在85％以上的陶瓷通常称为高铝瓷，含量99％以上的称为刚玉瓷或纯刚玉瓷。
Al2O3陶瓷，特别是高铝瓷的机械强度极高，导热性能良好，绝缘强度、电阻率高，介质损耗低，介电常数一般在8~10之间，电性能随温度和频率的变化比较稳定，特别是纯度(Al2O3含量)达99.5％的刚玉瓷，直到频率高达1010Hz以上时，tgδ(介质损耗)≤1*10-4。
图1.1、图1.2和图1.3为高铝瓷的介电性能随温度和频率的变化情况，图1．4为高铝瓷的热导率随温度的变化。
为了进行对比同时显示出BeO陶瓷性能随温度和频率的变化情况。
图1.1 高铝瓷及BeO瓷的介电常数随频率的变化图1.2 高铝瓷及BeO瓷的tgδ随频率的变化图1.3 高铝瓷及BeO瓷在106和1010Hz下的tgδ随频率的变化(1)95 Al2O3 (f=106)；(2) 90.5 Al2O3 (f=106) ；(3) 95 Al2O3 (f=1010) ；(4) 99 BeO(f=1010) ；(5) 99.5 Al2O3(f=1010)图1.4 高铝瓷及BeO瓷的热导率随频率的变化从图1．4可以看出，与导热性能最好的BeO陶瓷相比，高铝瓷的热导率要低得多，但是，高铝瓷的热导率还是比较高，以95瓷而论，其室温下热导率21W ／(m·K)就比滑石瓷的热导率2.1W／(m·K)高一个数量级。
高铝瓷的烧结温度较高，为了降低烧结温度，降低成本，国内外都研制并生产了Al2O3含量在75％~85％之间的陶瓷。
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透过可见光，反射红外线特性（节能型 窗玻璃）
通信用光纤，光通信光缆，胃摄像机， 光能传输纤维
磁 性 软 磁 性 、 硬 电脑存储元件，变压器磁芯，磁带，磁
陶 磁性
盘，橡胶磁铁，立体声拾音器，磁头，
瓷
现金支付信用卡，冷藏库气密磁门
23
领域 热学 功能 领域
机 械 功 能 领 域
生物 化学 功能 领域
催化性
水煤气反应催化剂，耐热催化剂，化学用催化剂
24
四、特种陶瓷与传统陶瓷的区别
1、原料 在原料上，突破了传统陶瓷以粘土为主要原料
的界限，代之以“高度精选的原料”。 2、成分 在成分上，传统陶瓷的组成主要由粘土的组成
决定，所以不同产地的陶瓷有不同的质地。特 种陶瓷的原料一般是纯化合物，因此其成分由 人工配比而非由原料产地决定。
PZT、PT、LNN(PbBa) NaNb5O15
超声换能器、谐振器、滤波器、压电点火、 压电电动机、表面波延迟元件
PTC(Ba-Sr-Pb)TiO3 、
温度补偿和自控加热元件等温度传感器、
NTC(Mn、Co、Ni、Fe、LaCrO3)、 CTR(V2O5 )
温度补偿器等热传感元件、防火灾传感器 等
特种陶瓷的主要特性和应用见表3。
21
领域
表3
特性 高绝缘性
特种陶瓷的特性与应用
应
用
集成电路组件，集成电路衬底，散热性绝缘衬底
铁电性、介电 性 光、电 电、 压电性
磁子
学
热电性
功 陶 电子放射性 能
领 瓷 半导性、传感
域
性
图像存储元件，电光偏振光元件，高容量电容器
振子，点火元件，滤波器，压电变压器，超声波元 件，电子引燃器，弹性表面波元件，电子钟表
3
一、特种陶瓷的概念
特种陶瓷是有别于日用陶瓷、建筑陶瓷、卫生陶瓷等传统 陶瓷的一类新型陶瓷的总称。它主要是指以高纯度人工合成的 无机化合物为原料，采用现代材料工艺制备的、具有独特和优 异性能的陶瓷材料。特种陶瓷属新材料领域，是国家“十一五” 发展规划中重点发展的项目。在国家高技术研究计划（863计划） 和国家重点新产品推广计划中都有不少特种陶瓷的项目和产品。
国外特种陶瓷的开发研究始于20世纪的20年代，
据报道，1924年德国科学家鲁夫在2000℃ 左右成功
地烧制了一块洁白如玉、坚硬的陶瓷——世界上第一
块纯氧化铝陶瓷。其硬度在当时仅次于金刚石，机械
强度、耐化学腐蚀性、电绝缘性等性能均非常好。它
的诞生标志着特种陶瓷新时代的开始。
27
据有关统计资料显示：2006年，全球使用特种陶瓷的量达 800多亿美元，且平均每年以15%-20%的速度增长。据预 测，到2010年，世界特种陶瓷市场的销售额可望达到1500 亿美元左右。美国与日本在特种陶瓷方面的研究与开发遥 遥领先于世界上其他国家，其特种陶瓷的销售量也逐年增 加。
陶 催化用陶 沸石、过渡金属氧化 接触分解反应催化、
瓷瓷
物
排气净化催化
生物陶瓷
Al2O3、 Ca5(F、Cl)P3O12
人造牙齿、关节骨 等
20
三、特种陶瓷的特性与应用
特种陶瓷，由于不同的化学组分和显 微结构而决定其具有不同的特殊性质和功 能，如高强、高硬、耐温、耐腐、绝缘、 导电和各种电、磁、光及生物相容性等， 陶瓷材料的这些性能，可以广泛用于机械、 电子、宇航、医学工程等各个方面，成为 近代尖端科学技术的重要组成部分。
我国虽然有人将其称作“工业陶瓷”（industrial ceramics）,但仍以称“特种陶瓷（special ceramics）”者居多。
5
二、特种陶瓷的分类
按特性分： 结构陶瓷：主要利用陶瓷材料的耐高温、耐腐蚀、耐磨损
及化学性质稳定等特点。 功能陶瓷：利用某些陶瓷材料所具有的特殊电、磁、热、
16
表1 结构陶瓷的分类
种类 氧化物系
碳化物 非 氮化物 氧 化 硼化物 物 硅化物 系 氟化物
硫化物
碳和石墨
材
料
Al2O3，MgO，ZrO2，SiO2，BeO等 SiC，TiC，B4C，WC，ZrC等
Si3N4，AlN，BN，TiN，ZrN等
ZrB2， TiB2， WB，LaB6等
MoSi2 CaF2，BaF2，MgF2 ZnS，TiS2，MxMo6S8（M=Pb, Cu, Gd）
生
ZnO-Cr2O3、Fe3O4 饪控制元件
物
等
及 气敏陶瓷 SnO2、α-Fe2O3、 汽 车 传 感 器 、 气 体
化
ZrO2、TiO2、ZnO等 泄 漏 报 警 ， 各 类 气 体检测
学
功 能
载体用陶 堇青石瓷、Al2O3瓷、 汽车尾气催化载体、
瓷
SiO2-Al2O3瓷等
化工用催化载体、
酵素固定载体
红外检测元件，自计式温度计，探测器，新型武器
阴极射线管电子枪热阴极，热电子装置，电子显微 镜，电子束焊机，超大规模集成电路电子束绘画仪
电阻发热体（高温电炉），湿度传感器，热敏电阻 （温度控制器），压力传感器，稳压元件（非线性 电阻），自控系统电阻发热元件（电子恒温器，被 褥干燥器，头发干燥器），气体传感器（气体泄漏 报警器）
离子导电性
氧量传感器（汽车发动机空气∕燃料比控制器）， 高炉的控制，钠硫电池（功率平衡用）
22
领域
光 电 陶 光、 瓷 电、 磁光 学 功陶 能 领瓷 域
特性 荧光性 偏振光性 光电性
透光性
光反射性 反射红外性
导光性
应
用
荧光体，彩色电视显像管材料
电光偏振光元件
光电变换元件
耐高温耐蚀透光性（高压钠灯灯管）， 窑炉观察窗，原子能反应堆窗口，半导 性透可见光性（光改变色玻璃）
特性
应用
传热性
集成电路绝缘（散热）衬底
绝热性
耐热绝热体，轻质绝热体，不燃壁材，节能型炉
耐高温性
耐高温结构材料，高温炉，核聚变反应堆材料，原子 能反应堆材料
高强度、耐磨性、超高精度全陶瓷车床，机床，测量机械，拉丝模 非膨胀收缩性
高强度、耐高温 高性能高效汽车发动机，燃气轮机叶片，柴油机，
性
Sterling发动机，航天飞机表面瓦
Li、Mn、Ni、Mg、计算机磁芯 Zn 与 铁 形 成 的 尖 晶石型
Al2O3 MgO
高压钠灯
照明或特殊灯管， 红外输出窗材料
Y2O3－ThO2
激光元件
PLZT
光存储元件、视频 显示和存储系统， 光开关、光阀等 19
分类 功能陶瓷 典 型 材 料
主要用途
湿敏陶瓷 MgCr2O4-TiO2、
工业湿度检测、烹
13
电子陶瓷片式器件（电容、电感、电阻）
14
3、陶瓷基复合材料
➢ 颗粒弥散强化：SiCp/Si3N4, ZrO2p/Al2O3 ➢ 晶须强化：SiCw/Al2O3 ➢ 纤维强化：Cf/SiC, Cf/C复合材料 ➢ 应用：陶瓷刀具，发动机零部件，飞机刹车
片，火箭喷管，航天飞机烧蚀材料
15
火箭喷管 C/C刹车盘
光、生物等性能。 陶瓷基复合材料：通过材料设计的方法来改善单组份陶瓷
的性能或取得多组份材料性能互补的优势，扩大其应用范 围。
6
按材质分： 氧化物陶瓷：氧化铝、氧化锆、氧化硅、氧化钛、
氧化锌 碳化物陶瓷：碳化硅、碳化钛、碳化钨 氮化物陶瓷：氮化硅、氮化铝、氮化硼 硼化物陶瓷：二硼化钛、二硼化锆 硅化物陶瓷：二硅化钼
7
按用途分： 电子陶瓷：陶瓷电容、电阻、电感、基板、封装用陶瓷，
超导陶瓷、绝缘陶瓷 热陶瓷：发热陶瓷、导热陶瓷、隔热陶瓷 耐磨陶瓷：陶瓷轴承、密封件、研磨体、内衬 光陶瓷：透明陶瓷、光导纤维、激光陶瓷 敏感陶瓷：热敏、压敏、气敏、光敏陶瓷 核陶瓷：核燃料（氧化铀）、核保护（含硼陶瓷） 化学陶瓷：耐酸陶瓷、耐碱陶瓷、过滤、催化用陶瓷
➢ 光学(电)陶瓷：红外窗口材料、光敏陶瓷、光 电陶瓷、光导纤维
11
➢ 陶瓷传感器：热敏陶瓷、压敏陶瓷、湿敏陶瓷、 气敏陶瓷、光敏陶瓷
➢ 能源陶瓷：核反应堆用陶瓷、太阳能材料、红外 辐射陶瓷、隔热保温材料
➢ 化学陶瓷：催化剂载体、分子筛、耐酸陶瓷 ➢ 生物陶瓷：生物活性陶瓷、人工心脏
12
多层电子封装
28
表4 美国特种陶瓷市场规模
单位：百万美元
产品类型 1980年 1985年 1990年 2000年
电子陶瓷 切削刀具 耐磨零件 发动机零件 生物陶瓷 其它 合计
534 1708 1990 3485
35
160
20
45
180
540
21
56
840
10
30
2
15
70
556 1774 2196 5125
ZnO压敏电阻
浪涌电流吸收器、噪声消除、避雷器
SiC发热体
电炉、小型电热器等
快离子导体 陶瓷
高温超导陶 瓷
β-Al2O3、ZrO2
La-Ba-Cu-O、Y-Ba-Cu-O、Bi-SrCa-Cu-O、Ti-Ba-Ca-Cu-O
钠-硫电池固体电介质、氧传感器陶瓷 超导材料
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分类
磁 功 能 陶 瓷
光 功 能 陶 瓷
关于特种陶瓷的定义，可作如下定义：采用高度 精选过的原料，具有能精确控制的化学组成，按照 便于进行结构设计及控制制造的方法进行制造、加 工的，具有优异特性的陶瓷。
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世界各国以及国内人士对特种陶瓷的称谓不一，说法 众多：
英国人认为“技术陶瓷（technology ceramics）较 为适当”；美国人常称作“高级陶瓷或近代陶瓷 （advanced ceramics）”、“高效陶瓷”（high performance ceramics）；日本人则常以“精细陶 瓷”（fine ceramics）或“新型陶瓷”（new ceramics）命之。