新型陶瓷材料简介
特种陶瓷
相关应用
热敏陶瓷，电阻率明显随温度变化的一类功能陶瓷。 在工作温度范围内，零功率电阻随温度变化而变化的陶 瓷材料。主要用于制作热敏电阻器、温度传感器、加热 器以及限流元件等。
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特种陶瓷
传 统 陶 瓷
特种陶瓷与传统陶瓷的区别
二、结构陶瓷简介
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
结构陶瓷，是指能作为工程结构材料使用 的陶瓷。是陶瓷材料的重要分支，约占整个陶 瓷市场的25％左右。结构陶瓷以耐高温、高强 度、超硬度、耐磨、抗腐蚀等机械力学性能为 主要特征，因此在冶金、宇航、能源、机械、 光学等领域有重要的应用。在这些应用领域用 非金属代替金属是总的趋势。结构陶瓷大致分 为氧化物系、非氧化物系和结构用的陶瓷基复 合材料。
一、特种陶瓷简介 二、结构陶瓷简介 三、功能陶瓷简介
一、特种陶瓷简介
陶瓷已经是人类生活和现代化建设中不可缺少的 材料之一。 具有高强、耐温、耐腐蚀特性或具有各种敏感特 性的陶瓷材料，由于其制作工艺、化学组成、显微结 构及特性不同于传统陶瓷，而又被称为特种陶瓷。 特种陶瓷又叫先进陶瓷、新型陶瓷、高性能陶瓷、 高技术陶瓷、精细陶瓷等。 习惯上将特种陶瓷分为两大类，即结构陶瓷和功能 陶瓷。
相关应用
氮化硅陶瓷，是一种重要的结构材料，它是一种超硬物质， 密度小、本身具有润滑性，并且耐磨损，除氢氟酸外，它不与其 他无机酸反应，抗腐蚀能力强；高温时也能抗氧化。而且它还能 抵抗冷热冲击，在空气中加热到1000以上，急剧冷却再急剧加热， 也不会碎裂。正是氮化硅具有如此良好的特性，人们常常用它来 制造轴承、汽轮机叶片、机械密封环、永久性模具等机械构件。
相关应用
压电陶瓷，一种能够将机械能和电能互相转换的功能陶 瓷材料，属于无机非金属材料。压电陶瓷利用其材料在机械 应力作用下，引起内部正负电荷中心相对位移而发生极化导 致材料两端表面出现符号相反的束缚电荷即压电效应而制作 ，具有敏感的特性，压电陶瓷主要用于制造超声换能器、水 声换能器、电声换能器、陶瓷滤波器、陶瓷变压器、陶瓷鉴 频器、高压发生器、红外探测器、声表面波器件、电光器件 引燃引爆装置和压电陀螺等。
BN陶瓷性质简介
BN陶瓷性质简介氮化硼陶瓷（ＢＮ）是一种性能优异并有很大发展潜力的新型陶瓷材料，目前普遍认为主要有六方氮化硼（ｈ－ＢＮ）、纤锌矿氮化硼（ｗ－ＢＮ）、三方氮化硼（ｒ－ＢＮ）、立方氮化硼（ｃ－ＢＮ）和斜方氮化硼（ｏ－ＢＮ）５种异构体。
其中最常见的是类似石墨的ｈ－ＢＮ和类似金刚石的ｃ－ＢＮ。
ＢＮ的晶体结构和Ｂ－Ｎ键特性决定了ＢＮ具有许多优良的物理和化学特性：低密度、耐高温、抗热振、抗氧化、高热导率、高电阻率、高电场击穿强度、优良的室温和高温介电性能、耐化学腐蚀、无毒色白、自润滑、加工性好、与多种金属不浸润，它有宽范围的透射电磁波辐射、密度小、高温抗氧化性、高的气化热和优良的润滑特性,被广泛用于机械、.冶金、电子、空间科学等高科技领域，具有十分广阔的应用前景。
结构特点共价键成分高,化学稳定性极强BN由电负性相近的元素所组成。
根据鲍林确定晶体中化学键类型的半经验方法可知,电负性差值大的原子所形成的化合物基本是离子晶体,而由电负性数值大致相同的原子构成的化合物基本是共价键化合物。
根据化合物电负性差值△X与离子结合情况的关系(表2)可以算出在几种常用的陶瓷材料中.BN离子键所占比例最小而共价键成分最高(表3)。
共价键结合的晶体,具有结构聚硼氮烷先驱体经1200℃裂解制得氮化硼的SEM照片稳定,反应活性低的特点。
氮化硼研究方向氮化硼透波纤维、氮化硼陶瓷和金属的接合技术、氮化硼先驱体研究、Si_3N_4/BN复合陶瓷制备及介电性质研究氮化硼抗弹陶瓷研究等。
氮化硼的研究前景（1）由于BN 陶瓷强度、硬度、弹性模量偏低，热导率高，抗雨蚀性不足，且难以制成较大形状构件，因此单相的BN 陶瓷在天线罩上尚未得到真正应用。
目前研究的主要为BN 透波纤维和BN 透波复合材料两大类。
（2）随着陶瓷(尤其是陶瓷基复合材料(CMC))和电子工业的发展,要求制备高质量的氮化硼纤维、薄膜、泡沫、涂层或异形件,这是传统高温合成法很难实现的,只能通过先驱体法制备，PIP 法是制备BN复合材料的有效方法，然而有机聚合物先驱体一般价格昂贵，并且制备工艺对设备要求很高，成本一直高居不下。
生物陶瓷的简介
生物陶瓷的简介生物硬组织代用材料有体骨、动物骨，后来发展到采用不锈钢和塑料，由于这些生物材料在生物体中使用，不锈钢存在溶析、腐蚀和疲劳问题，塑料存在稳定性差和强度低的问题。
目前世界各国相继发展了生物陶瓷材料，它不仅具有不锈钢塑料所具有的特性，而且具有亲水性、能与细胞等生物组织表现出良好的亲和性。
因此生物陶瓷具有广阔的发展前景。
生物陶瓷除用于测量、诊断治疗等外，主要是用作生物硬组织的代用材料。
可用于骨科、整形外科、牙科、口腔外科、心血管外科、眼外科、耳鼻喉科及普通外科等方面。
生物陶瓷作为硬组织的代用材料来说，主要分为生物惰性和生物活性两大类。
一、生物惰性陶瓷材料生物惰性陶瓷主要是指化学性能稳定，生物相溶性好的陶瓷材料。
这类陶瓷材料的结构都比较稳定，分子中的键力较强，而且都具有较高的机械强度，耐磨性以及化学稳定性，它主要有氧化铝陶瓷、单晶陶瓷、氧化锆陶瓷、玻璃陶瓷等。
二、生物活性陶瓷材料生物活性陶瓷包括表面生物活性陶瓷和生物吸收性陶瓷，又叫生物降解陶瓷。
生物表面活性陶瓷通常含有羟基，还可做成多孔性，生物组织可长入并同其表面发生牢固的键合；生物吸收性陶瓷的特点是能部分吸收或者全部吸收，在生物体内能诱发新生骨的生长。
生物活性陶瓷有生物活性玻璃（磷酸钙系），羟基磷灰石陶瓷，磷酸三钙陶瓷等几种。
1．玻璃生物陶瓷玻璃陶瓷也称微晶玻璃或微晶陶瓷。
（1）玻璃陶瓷的生产工艺过程为：配料制备→配料熔融→成型→加工→晶化热处理→再加工玻璃陶瓷生产过程的关键在晶化热处理阶段：第一阶段为成核阶段，第二阶段为晶核生长阶段，这两个阶段有密切的联系，在A阶段必须充分成核，在B阶段控制晶核的成长。
玻璃陶瓷的析晶过程由三个因素决定。
第一个因素为晶核形成速度；第二个因素为晶体生长速度；第三个因素为玻璃的粘度。
这三个因素都与温度有关。
玻璃陶瓷的结晶速度不宜过小，也不宜过大，有利于对析晶过程进行控制。
为了促进成核，一般要加入成核剂。
一种成核剂为贵金属如金、银、铂等离子，但价格较贵，另一种是普通的成核剂，有TiO2、ZrO2、P2O5、V2O5、Cr2O3、MoO3、氟化物、硫化物等。
陶瓷薄板的特性有哪些？
陶瓷薄板的特性有哪些？简介陶瓷薄板是一种高性能、高强度、高硬度的新型材料。
它是由硅酸盐、氧化物、金属、非金属或其混合物烧结而成的，形状为薄板。
由于其优异的性能和广泛的应用，陶瓷薄板目前已经成为重要的工业材料之一。
特性陶瓷薄板具有以下特性：1. 高硬度陶瓷薄板的硬度比金属高出几倍甚至十几倍，其微观结构中没有晶体缺陷、孪晶、回火组织等，因此其硬度特别大。
这种高度的硬度使得陶瓷薄板具有较好的耐磨性和耐腐蚀性能。
2. 高强度陶瓷薄板的强度是与其制备工艺、成分配比紧密相关的，这使得其强度可以在很大程度上控制。
一般来说，陶瓷薄板的强度比金属高出多倍。
这种高强度使得陶瓷薄板在承受压力或拉力的时候具有较好的韧性和抗裂性。
3. 轻质陶瓷薄板重量轻，在同等体积下比金属轻很多，这种轻量化降低了其自身重量和安装成本。
此外，陶瓷薄板具有良好的耐热性，高温下机械强度和抗热震性能亦优异。
4. 耐腐蚀对于一些腐蚀性很强的化学介质，陶瓷薄板具有优异的耐腐蚀性。
例如在酸、碱中长期使用也不会发生化学反应。
5. 电绝缘性能优异陶瓷薄板的电性能优异，主要表现在它的电阻率大，介电常数低、电容率低等。
这种电绝缘性能可以有效地隔绝电场的影响，应用于电器领域具有众多优势。
6. 成型性好陶瓷薄板的成型性好，可以通过多种方法进行成型。
例如压制、注塑、挤出等方法等，这使得其在电子、医学、航空航天、化工等领域都具备了广泛的应用前景。
应用由于陶瓷薄板的独特性能，其应用领域非常广泛。
主要应用于各种机械、电子、矿山、医疗、军工、航空航天、冶金、化工等领域。
例如，陶瓷薄板可以用于高速列车的轻量化、烹饪厨具、手术刀、各类石油、化工设备、磨料、磁记录材料等。
结论综上所述，陶瓷薄板除了具有高硬度、高强度、轻质、耐腐蚀等特性，还具有电绝缘性能好、成型性好等优点。
这使得陶瓷薄板已成为众多领域不可或缺的高性能材料之一。
在未来，随着科学技术的不断发展，我们相信陶瓷薄板的应用领域还将不断扩大和深化。
ALON
左边是AION1.6 英寸厚的金属
铝
三、AlON透明陶瓷的性能
影响因素
陶瓷是一种多晶材料，其性能不仅与材料的组成有关，而且与材料的 显微结构有密切关系。
微观结构：气孔，缺陷，晶界，第二相等
制备工艺：粉体的制备会直接影响烧结，而烧结过程直接影响陶瓷的 显微结构的晶粒尺寸和分布，气孔尺寸和分布，以及晶界体积分数等 参数，进而对性能产生重要影响。因此制备工艺从粉体制备到最后抛 光打磨处理对AlON透明陶瓷的性能有着不可忽视的影响，要想获得 性能优异的AlON透明陶瓷必须在每一道工序上都要认真设计。
后处理工艺 04
二、AlON透明陶瓷的制备工艺
粉体制备
透明陶瓷粉体制备要求:高纯,超细,粒径 分布范围窄,颗粒大小均匀。
制备AlON粉体的方法有：一是AlN和 Al2O3直接反应合成的固相反应法;二是 氧化铝还原氮化法，其还原剂通常有C、 Al、N H3和H2;三是使金属Al粉和氮的 氧化物通过燃烧反应生成AlON（自蔓 延法）;四是利用气态AlCl3和其它气体 通过气相反应获得。
一、AlON透明陶瓷简介源自ALON是一种多晶体，并且完全是透明的， 其晶粒大小为80～250微米。从外表看 ALON板就像蓝宝石，ALON的化学公式 为 Al(64+x)/3O32-xNx ， 式 中 的 X 可 以 从 2 到5。
二、AlON透明陶瓷的制备工艺
粉体制备 01
成型工艺
02
烧结工艺
03
其他
由于其耐磨性，可用作超市 及零售店的POS机扫描窗 口用材料；由于其抗化学腐 蚀性，可用作半导体工艺设 备用陶瓷材料，以及导弹电 磁导航系统、热喷涂层材料 和大口径大炮的点火装置等 。
四、AlON透明陶瓷的应用与发展
浙江碳陶方案
浙江碳陶方案简介碳陶（carbon-ceramic）是一种新型的陶瓷材料，其内部具有均匀分布的碳纤维，可提供优异的强度和耐磨性。
浙江省近年来推出了碳陶方案，旨在促进碳陶的研发和应用，推动浙江省的陶瓷产业升级。
背景浙江省是中国重要的陶瓷生产基地之一，但传统陶瓷产品在质量和性能方面存在局限性。
为了培育具有竞争力的高端产品，浙江省政府着手推进碳陶材料的研发和应用。
目标浙江碳陶方案的目标是通过技术创新，推动碳陶在浙江省的产业化发展。
具体目标包括：1.建立一批碳陶研发中心，引进优秀的研发团队和设备。
2.打造碳陶产业链，推动碳陶从原材料研发到成品制造的全过程发展。
3.培养一批具有碳陶技术和应用经验的人才。
4.推广碳陶产品，提高市场认可度和竞争力。
方案详情为了实现上述目标，浙江碳陶方案从以下几个方面入手：1. 研发中心的建设浙江省将投资建设一批碳陶研发中心，引进国内外优秀的研发团队和设备。
研发中心将致力于碳陶材料的基础研究和应用研究，推动碳陶的创新发展。
2. 产业链整合碳陶产业链包括原材料开发、陶瓷制备、工艺改进和产品应用等环节。
浙江省将通过整合产业链各环节的企业资源和技术力量，推动碳陶产业的协同发展和优化升级。
3. 人才培养计划浙江省将开展碳陶人才培养计划，包括碳陶专业人才的培育和现有陶瓷从业人员的转岗培训。
通过培训和教育，提供专业的碳陶知识和技能，以满足碳陶产业发展的需求。
4. 产品推广和市场拓展浙江省将组织展览和推广活动，向市场推广碳陶产品。
同时，与国内外企业合作，拓展碳陶产品的销售渠道，提高市场认可度和竞争力。
成果与效益浙江碳陶方案的实施将带来以下成果和效益：1.推动浙江省陶瓷产业的升级和转型，提高产品的质量和竞争力。
2.培育碳陶产业的技术和人才，为浙江省的陶瓷产业注入新的活力。
3.带动相关产业的发展，促进经济的增长和就业的增加。
4.提升浙江省在碳陶领域的影响力，树立浙江碳陶品牌形象。
总结浙江碳陶方案是浙江省推进碳陶产业化发展的重要举措。
先进陶瓷材料的制备
先进陶瓷材料的制备
一、简介
陶瓷材料是一类具有特殊性能和结构的复合材料，由硅氧化物或其他
陶瓷材料组成，包括氧化铝、氧化锆、氧化钛、氧化钙、氧化铝铁、氧化
碳等。
这些材料具有高温抗热性、耐腐蚀性、耐冲击性、低摩擦系数、耐
高能粒子辐射和耐电磁辐射等特性，是现代工业和军事装备上的重要基础
材料。
1、基于氧化铝的先进陶瓷材料
氧化铝是一种应用最为广泛的陶瓷材料，在航空、太空、航天、军用
装备及其他高性能设备中都有广泛的应用。
氧化铝基先进陶瓷材料的制备
可采用烧结法、多相烧结法、溶胶-凝胶法、添加剂控制烧结和溶胶-凝胶
法等技术。
通过添加相应的添加剂，可以控制热释放曲线，增强其特性，
大大提高氧化铝基陶瓷材料的性能。
2、基于氧化锆的先进陶瓷材料
氧化锆也是一种应用广泛的陶瓷材料，具有良好的抗热、抗酸碱腐蚀、耐冲击、低热膨胀系数和电磁屏蔽性等优异性能。
氧化锆基先进陶瓷材料
的制备常用的方法有烧结法、溶胶-凝胶法、热处理法、添加剂控制烧结
法等。
有研究表明，通过添加添加剂可改变氧化锆烧结过程中的热释放曲线，从而有效改善基体材料的性能。
材料讲堂：先进陶瓷材料(纯本人制作)(共43张PPT)
常见先进陶瓷的应用
先进陶瓷材料
碳化硅陶瓷
SiC陶瓷：除了具有优良的常温力学性能，还具有优良的高温力学性能。 SiC陶瓷是陶瓷材料中高温力学性能(强度、抗蠕变性等)最正确的。
先进陶瓷材料
激光切割机
激光打孔机
超声波打孔机
先进陶瓷材料
第三章 常见先进陶瓷的应用
光学石英玻璃
刚玉陶瓷
尖晶石透明陶瓷
常见先进陶瓷的应用
氧化铝陶瓷
❖ 热学：熔点很高，可作高级耐火材 料，如坩埚、高温炉管等。 ❖ 力学：硬度大，可以制造实验室使 用的刚玉磨球机。
❖ 光学：用高纯度的原料，使用先进工 艺，还可以使氧化铝陶瓷变得透明，可 制作高压钠灯的灯管。
生产率低
价格：31万欧元（￥260万）
陶瓷材料的制备工艺
➢ 3. 气氛烧结
✓ 对于空气中很难烧结的制品， 为防止其氧化等，研究了气氛 烧结方法。即在炉膛中通入一 定的气体〔惰性气体〕，在此 气氛下进行烧结。
✓ 如Si3N4、SiC等非氧化物，在高 温下易被氧化，因而需要在惰性 气体中进行烧结。
先进陶瓷材料
劳动强度大
不易自动化
电微学观的 变化—：—晶—稳粒—长定—大—，性气孔好减〔少。不易沉淀和分层〕
收缩形变大
脱模性好 高温轴承（1300℃）
注射成型：间歇式的操作过程，可生产结构复杂的制品。
即在炉膛中通入一定的气体〔惰性气体〕，在此气氛下进行烧结。
胚体烧结 是指把成型胚体转变为致密体的工艺过程。
光学：用高纯度的原料，使用先进工艺，还可以使氧化铝陶瓷变得透明，可制作高压钠灯的灯管。
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精选课件
1
目录
概述
陶瓷材料的发展和分类
陶瓷材料的应用
几种新型陶瓷材料
精选课件
2
概述
·无机非金属材料 ·兼有高分子和金属材料的优点 ·性质上有独特的优越性
精选课件
3
陶瓷材料的发展和分类
发展
精选课件
4
陶瓷材料的发展和分类
发展
精选课件
5
传统
新型
较重 耐高温 硬度低 抗压强度低 弱抗磨性
精选课件
18
几种新型陶瓷材料
碳
化
硅
木
质
陶
瓷
精含选课碳件 化硅木质陶瓷的轴承 19
有了新型陶瓷材料的世界 会越来越美好！
精选课件
20
Thank You!
精选课件
21
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几种新型陶瓷材料
纳
米
陶
瓷
材
料
含精选纳课件米陶瓷氧化锆的刀具 14
几种新型陶瓷材料
新
型
电
子
陶
瓷
精含选课电件 子陶瓷的多孔陶瓷板 15
几种新型陶瓷材料
新
型
电
子
陶
瓷
精选课件 含电子陶瓷的零件 16
几种新型陶瓷材料
新
型
压
敏
陶
瓷
精选课件 含压敏陶瓷的电容 17
几种新型
质
陶
瓷
含碳化硅木质陶瓷的坩埚
7
陶瓷材料的应用
• 航空航天材料
精选课件
8
陶瓷材料的应用
• 陶瓷轴承
精选课件
9
陶瓷材料的应用
• 汽车零部件
精选课件
汽 车 发 动 机
10
陶瓷材料的应用
• 汽车零部件
陶 瓷 闸
精选课件
11
陶瓷材料的应用
• 军事应用
精选课件
陶 瓷 应 用 在 子 弹 头
12
几种新型陶瓷材料
纳
米
陶
瓷
材
料
精含选课纳件米陶瓷材料的手机壳 13
绝缘性好 易脆性
质轻 耐高温 硬度高 抗压强度高 强抗磨性
绝缘性好 易脆性得到了改善
精选课件
6
陶瓷材料的发展和分类
分类
按化学 成分
按性能 特征
按不同 应用
·纯氧化物陶瓷 高温陶瓷、超硬质 陶瓷、高韧陶瓷、
·非氧化物系陶瓷 半导体陶瓷、电解 质陶瓷、磁性陶瓷 、导电精性选课陶件瓷等。
·工程结构陶瓷 ·功能陶瓷两类