氧化铝和氧化锆陶瓷
陶瓷材料分类
陶瓷材料分类陶瓷材料是一种非金属材料，具有耐高温、耐腐蚀、绝缘、硬度高等特点，因此在工业生产和日常生活中有着广泛的应用。
根据其成分和性质的不同，陶瓷材料可以分为多种类型，下面将对其进行分类介绍。
一、氧化物陶瓷。
氧化物陶瓷是指以金属氧化物为主要成分的陶瓷材料，如氧化铝、氧化锆、氧化硅等。
这类陶瓷具有高熔点、高硬度、耐磨损、耐腐蚀等特点，广泛应用于制陶、陶瓷工业、电子工业等领域。
二、非氧化物陶瓷。
非氧化物陶瓷是指以氮化硅、碳化硅、碳化硼等为主要成分的陶瓷材料。
这类陶瓷具有高硬度、高熔点、耐腐蚀、耐高温等特点，被广泛应用于航空航天、光电子、冶金等高新技术领域。
三、复合陶瓷。
复合陶瓷是指将两种或两种以上的陶瓷材料按一定比例混合而成的新型陶瓷材料，如氧化铝和氧化锆的复合陶瓷、氮化硅和碳化硅的复合陶瓷等。
这类陶瓷综合了各种陶瓷材料的优点，具有高强度、高硬度、耐磨损、耐腐蚀等特点，被广泛应用于机械制造、航空航天等领域。
四、结构陶瓷。
结构陶瓷是指以氧化铝、氧化锆、碳化硅等为主要成分的陶瓷材料，具有高强度、高硬度、耐磨损、耐高温等特点，被广泛应用于建筑、冶金、化工等领域。
五、生物陶瓷。
生物陶瓷是指以氧化铝、氧化锆、氮化硅等为主要成分的陶瓷材料，具有生物相容性好、不易引起排异反应等特点，被广泛应用于医疗器械、人工关节、牙科等领域。
六、其他陶瓷。
除了以上几种主要类型的陶瓷材料外，还有一些特殊用途的陶瓷材料，如电子陶瓷、磁性陶瓷、光学陶瓷等。
这些陶瓷材料在电子、通讯、光学等领域有着重要的应用价值。
总结。
综上所述，陶瓷材料根据其成分和性质的不同可以分为氧化物陶瓷、非氧化物陶瓷、复合陶瓷、结构陶瓷、生物陶瓷以及其他特殊用途的陶瓷。
每种类型的陶瓷材料都具有其独特的特点和应用领域，对于促进工业生产和提升生活质量都具有重要意义。
希望本文的介绍能够帮助大家更好地了解陶瓷材料的分类及应用。
电子行业电子陶瓷概述
电子行业电子陶瓷概述引言在电子行业中，电子陶瓷是一种广泛应用的材料。
它具有优异的物理、化学和电学性能，被广泛用于电子器件、陶瓷电容器、陶瓷隔膜和陶瓷介质等领域。
本文将对电子陶瓷的概述进行介绍，包括其定义、种类、特性、应用领域以及未来趋势等内容。
定义电子陶瓷是指以非金属氧化物为主要成分，通过高温烧结和其他加工工艺制成的具有特殊性能的陶瓷材料。
与传统陶瓷材料相比，电子陶瓷具有更好的绝缘性能、热稳定性、机械强度和耐化学腐蚀能力。
种类电子陶瓷可以根据其成分和性能特点进行分类。
常见的电子陶瓷种类包括：1.氧化铝陶瓷：具有优良的电绝缘性能、高热导率和耐高温性能。
主要用于电子器件的绝缘基板、散热片和封装材料等方面。
2.二氧化锆陶瓷：具有优异的热稳定性和机械强度，被广泛应用于高温环境下的电子元件和传感器。
3.氧化铝-氧化锆陶瓷：综合了氧化铝和二氧化锆的优点，具有优良的绝缘性能和机械强度，适用于高压和高频电路的应用。
4.铝硅酸盐陶瓷：具有良好的微波透明性和低介电损耗，常用于微波器件和电子陶瓷天线。
5.铜酸锂陶瓷：具有高介电常数和优异的压电性能，广泛应用于压电陶瓷传感器和压电陶瓷换能器等领域。
特性电子陶瓷具有许多独特的特性，使其成为电子行业中不可或缺的材料。
主要特性包括：1.优异的绝缘性能：电子陶瓷具有很高的电阻率和绝缘强度，能够有效隔离电子器件或电路之间的电流和信号。
2.高温稳定性：电子陶瓷在高温环境下具有良好的化学稳定性和机械强度，能够保持其性能不受温度变化的影响。
3.低介电损耗：电子陶瓷具有较低的介电损耗，能够减少电能的损失，并提高电子设备的效率。
4.良好的机械强度：电子陶瓷材料具有高强度和硬度，能够承受外部冲击和振动。
5.耐化学腐蚀能力：电子陶瓷对酸、碱等化学物质具有较好的耐腐蚀性。
应用领域电子陶瓷广泛应用于电子行业的各个领域，如：1.电子器件：电子陶瓷在电子器件中用作绝缘基板、散热片、封装材料等，提供良好的电绝缘性能和散热效果。
各类氧化物陶瓷烧结体积变化点
各类氧化物陶瓷烧结体积变化点一、概述氧化物陶瓷作为一种重要的结构材料，其烧结性能一直备受关注。
体积变化是认识氧化物陶瓷烧结行为的重要指标之一。
本文将对各类氧化物陶瓷在烧结过程中的体积变化点进行探讨。
二、硅酸盐陶瓷烧结体积变化点1. 石英陶瓷石英陶瓷在烧结过程中，通常在1200°C左右出现大小约0.2的体积收缩。
在1300°C左右会再次出现约0.5的体积收缩。
在1400°C以上，石英陶瓷的体积基本上稳定。
2. 镁铝硅酸盐陶瓷镁铝硅酸盐陶瓷在1000°C左右会出现约1的体积收缩。
在1100°C左右再度出现体积收缩，范围在0.5-1之间。
在1200°C以上，镁铝硅酸盐陶瓷的体积基本上保持稳定。
三、氧化物陶瓷烧结体积变化点1. 氧化铝陶瓷氧化铝陶瓷在1200°C左右会出现0.5-1的体积收缩。
在高温下，氧化铝陶瓷的体积基本上稳定，收缩的幅度不大。
2. 氧化锆陶瓷氧化锆陶瓷在1300°C左右会出现约0.5的体积收缩。
在1400°C以上，氧化锆陶瓷的体积基本上保持稳定。
四、复合氧化物陶瓷烧结体积变化点1. 氧化锆复合氧化钙陶瓷氧化锆复合氧化钙陶瓷在1300°C左右会出现约0.5的体积收缩。
在1400°C以上，氧化锆复合氧化钙陶瓷的体积基本上保持稳定。
2. 氧化锆复合氧化铝陶瓷氧化锆复合氧化铝陶瓷在1300°C左右会出现约1的体积收缩。
在1400°C以上，氧化锆复合氧化铝陶瓷的体积基本上保持稳定。
五、结论在烧结过程中，不同类型的氧化物陶瓷都会出现一定程度的体积收缩。
通过了解各类氧化物陶瓷在烧结过程中的体积变化点，可以更加深入地了解其烧结行为，为优化烧结工艺提供重要依据。
值得注意的是，以上数据仅供参考，实际应用中仍需根据具体情况进行调整。
希望本文对氧化物陶瓷烧结体积变化点的研究能够为相关领域的科研工作提供一定帮助。
低膨胀陶瓷材料种类概览
低膨胀陶瓷材料种类概览低膨胀陶瓷材料是一类具有低热膨胀系数的材料，其热膨胀系数通常小于10×10-6/℃。
这使得它们在高温环境下具有较好的稳定性和抗热震能力。
在工业、航天航空、电子和光学等领域中广泛应用。
下面将对几种常见的低膨胀陶瓷材料进行概述。
1.氧化铝陶瓷（Al2O3）氧化铝陶瓷是一种具有良好绝缘性、耐磨性和高硬度的低膨胀陶瓷材料。
它具有高温稳定性和较好的耐腐蚀性，常用于制作电子组件、催化剂和高温炉具等。
2.硅化硅陶瓷（SiC）硅化硅陶瓷是一种具有优异的高温稳定性和较低的热膨胀系数的材料。
它具有高硬度、耐磨性和耐腐蚀性，广泛应用于高温热交换器、燃烧器和涡轮机组件等。
3.氮化硅陶瓷（Si3N4）氮化硅陶瓷是一种具有优异耐热性和高强度的陶瓷材料。
它具有低热膨胀系数和高导热性，在高温和高压环境下表现出色。
它常被用作发动机部件、涡轮叶片和切削工具等。
4. 载氧体陶瓷（Cordierite）载氧体陶瓷是一种常用于汽车尾气处理系统中的低膨胀陶瓷材料。
它具有良好的抗热震性能和低热膨胀系数，并且能够在高温下稳定运行。
它的使用可以帮助控制和减少尾气中的有害物质排放。
5. 铝硅酸盐玻璃陶瓷（Aluminosilicate Glass-ceramic）铝硅酸盐玻璃陶瓷是一种具有低热膨胀系数和较高强度的材料。
它可以通过控制熔融玻璃的成分和热处理过程来得到，具有均匀的微晶结构和良好的热稳定性。
它常被用作高温窗口、电子基板和热电器件等。
除了上述几种常见的低膨胀陶瓷材料外，还有其他一些材料，如氧化锆陶瓷、氧化铝氮化硅复合陶瓷等。
随着科学技术的发展，新型低膨胀陶瓷材料的出现也在不断丰富着这个领域。
这些材料的研究和应用为高温工艺和先进技术的发展提供了重要的支持。
生物陶瓷材料在骨修复中的应用
生物陶瓷材料在骨修复中的应用自从20世纪70年代，生物陶瓷材料被首次引入到医学领域以来，它在骨修复中的应用已经取得了显著的成就。
生物陶瓷材料是指那些能够与生物体组织相容，并且具有一定的生物活性的陶瓷材料。
在骨修复中，生物陶瓷材料可以起到支撑和代替骨组织的作用，促进骨细胞的生长和修复，加速骨折愈合的过程。
本文将详细介绍生物陶瓷材料在骨修复中的应用，并从其种类、制备过程、生物相容性和临床应用等方面进行探讨。
一、生物陶瓷材料的种类生物陶瓷材料主要包括钙磷陶瓷、氧化铝陶瓷和氧化锆陶瓷等。
钙磷陶瓷是目前应用最广泛的生物陶瓷材料之一，它具有良好的生物活性和生物相容性，能够与骨组织紧密结合，在体内逐渐降解，为新骨生长提供支撑和催化作用。
氧化铝陶瓷具有较高的力学性能和热稳定性，被广泛应用于人工关节的制造。
氧化锆陶瓷具有优异的力学性能和生物相容性，可以用于制作种植体和修复器械。
二、生物陶瓷材料的制备过程生物陶瓷材料的制备过程主要包括原料选择、混合均匀、成型和烧结等步骤。
在原料选择方面，需要选择纯度高、粒度均匀的陶瓷粉末。
然后将所选陶瓷粉末进行混合均匀，以保证材料的均一性和一致性。
接下来，通过成型工艺将混合好的陶瓷粉末制成所需形状的陶瓷体。
最后，将成型好的陶瓷体进行高温烧结，以提高材料的密度和力学性能。
三、生物陶瓷材料的生物相容性生物陶瓷材料具有优异的生物相容性，能够与骨组织良好地结合，不会引起明显的免疫反应和排斥反应。
当生物陶瓷材料植入体内后，可以与体液中的矿物质形成钙磷化合物，从而促进骨细胞的生长和修复。
此外，生物陶瓷材料的表面还可以通过改性处理，增强其与骨组织的相互作用，提高生物活性和生物相容性。
四、生物陶瓷材料的临床应用生物陶瓷材料在骨修复中的临床应用非常广泛。
在骨折愈合方面，生物陶瓷材料可以用作内固定材料，通过支撑骨折部位，促进骨头的愈合。
在骨缺损修复方面，可以通过种植生物陶瓷人工骨来填充缺损部位，促进新骨的生长和修复。
先进陶瓷材料
先进陶瓷材料先进陶瓷材料是指具有优异性能和广泛应用前景的陶瓷材料，它们在材料科学领域发挥着重要作用。
与传统陶瓷材料相比，先进陶瓷材料具有更高的强度、硬度、耐磨性、耐高温性、化学稳定性和绝缘性。
它们被广泛应用于航空航天、汽车、电子、医疗器械、能源等领域，成为推动现代科技和工业发展的重要材料之一。
先进陶瓷材料主要包括氧化铝陶瓷、氮化硅陶瓷、碳化硅陶瓷、氧化锆陶瓷等。
这些材料具有优异的高温性能和耐磨性，因此在航空航天领域得到广泛应用。
例如，氮化硅陶瓷被用作航空发动机零部件的高温结构材料，氧化锆陶瓷被用作航天器热结构材料，氧化铝陶瓷被用作航空航天器的绝缘材料。
在汽车制造领域，先进陶瓷材料也发挥着重要作用。
碳化硅陶瓷被用作汽车发动机零部件的高温结构材料，氧化铝陶瓷被用作汽车刹车片的耐磨材料，氮化硅陶瓷被用作汽车发动机气门的耐磨材料。
这些材料的应用大大提高了汽车的性能和可靠性。
在电子领域，先进陶瓷材料也发挥着重要作用。
氧化铝陶瓷被用作集成电路基板的绝缘材料，氮化硅陶瓷被用作电子封装材料，碳化硅陶瓷被用作电子散热材料。
这些材料的应用使电子产品具有更高的性能和可靠性。
在医疗器械领域，先进陶瓷材料也发挥着重要作用。
氧化锆陶瓷被用作人工关节的材料，氮化硅陶瓷被用作牙科修复材料，碳化硅陶瓷被用作医疗器械的耐磨材料。
这些材料的应用使医疗器械具有更好的生物相容性和耐用性。
在能源领域，先进陶瓷材料也发挥着重要作用。
氮化硅陶瓷被用作核能领域的结构材料，氧化铝陶瓷被用作火电厂的绝缘材料，碳化硅陶瓷被用作太阳能电池的基板材料。
这些材料的应用使能源设备具有更高的安全性和稳定性。
总的来说，先进陶瓷材料以其优异的性能和广泛的应用前景，成为推动现代科技和工业发展的重要材料之一。
随着科学技术的不断进步，先进陶瓷材料将会有更广泛的应用领域和更多的创新发展，为人类社会的进步做出更大的贡献。
氧化锆陶瓷
氧化锆陶瓷-----2011级材料科班2011 氧化锆陶瓷具有相变增韧和微裂纹增韧，所以有很高的强度和韧性，被誉为“陶瓷钢”，在所有陶瓷中它的断裂韧性是最高。
具有优异的室温机械性能。
在此基础上，我们对氧化锆配方和工艺进行优化，获得了细晶结构的高硬度、高强度和高韧性的氧化锆陶瓷。
高硬度、高强度和高韧性就保证了氧化锆陶瓷比其它传统结构陶瓷具有不可比拟的耐磨性。
具有细晶结构的陶瓷通过加工可以获得很低的表面粗糙度（<0.1u m）。
因而减少陶瓷表面的摩擦系数，从而减少磨擦力，提高拉丝的质量（拉出的丝光滑无毛刺，且不易断丝）。
氧化锆的这种细晶结构具有自润滑作用，在拉丝时会越拉越光。
氧化锆陶瓷的弹性模量和热膨胀系数与钢材相近，因而能有机的与钢件组合成复合拉线轮，不会因受热膨胀不一致而造成损坏或炸裂。
使用证明氧化锆陶瓷拉线轮是现代高速拉线机的理想配件。
氧化锆陶瓷是一种新型高技术陶瓷，它与传统的氧化铝陶瓷相比具有以下优点：1、高强度，高断裂韧性和高硬度2、优良的耐磨损性能3、弹性模量和热膨胀系数与金属相近4、低热导率。
（及对比性能参数如表1）表1 氧化锆陶瓷与普通陶瓷性能参数对比1.氧化锆陶瓷原料纯净的ZrO 2为白色粉末，含有杂质时略带黄色或灰色。
氧化锆有三种晶相，分别为单斜晶相、四方晶相和立方晶相，三者之间的转变关系如下1.1氧化锆粉末的制备常压下纯的氧化锆有三种晶型，低温为单斜晶系，密度 5.65g/cm3， 高温为四方晶系， 密度6.10g/cm3，更高温度下为立方晶系，密度6.27g/cm3，其相互间的转化关系如下：熔体立方四方单斜−−→−−−→−−−→−︒︒︒CC C O O O 271522370211702Zr Zr Zr单斜、四方、立方晶系3种1170 ℃ 2370 ℃ 2715 ℃ m -ZrO 2 ⇔ t -ZrO 2 ⇔ c -ZrO 2 ⇔ liq-ZrO 2 d = 5.65 6.10 6.27 g/cm 3 m -ZrO 2 → t -ZrO 2 T=~1200 ℃ m -ZrO 2 ← t -ZrO 2 T=~1000 ℃ 3~5%的体积膨胀和7~8%的切应变 ↓稳定ZrO 2 ←稳定剂←微裂纹 Y 2O 3，CaO ，MgO et al.天然ZrO2 和用化学法得到的ZrO2 属于单斜晶系。
瓷坩埚成分问题回答
瓷坩埚成分
瓷坩埚是一种用于高温实验的烧杯，通常由陶瓷或者玻璃制成。
其中，陶瓷瓷坩埚是最常见的一种，它的主要成分包括氧化铝、硅酸盐和氧
化锆等。
其中，氧化铝是陶瓷瓷坩埚中最主要的成分之一。
它具有很好的耐高
温性能和抗腐蚀性能，在高温下不会发生变形或者断裂。
此外，氧化
铝还具有良好的绝缘性能，可以避免电流泄漏等问题。
硅酸盐也是陶瓷瓷坩埚中常见的成分之一。
它具有很好的耐火性能和
抗腐蚀性能，在高温下也不会发生变形或者断裂。
此外，硅酸盐还具
有很好的隔音性能和防辐射性能。
氧化锆是一种新型材料，在陶瓷瓷坩埚中也得到了广泛应用。
它具有
很高的耐火性能和抗腐蚀性能，在高温下不会发生变形或者断裂。
此外，氧化锆还具有很好的耐磨性能和高温稳定性能。
除了上述主要成分外，陶瓷瓷坩埚中还可能包含一些其他材料，如钾、钠、镁等。
这些材料可以改善陶瓷瓷坩埚的性能，提高其耐火性能和
抗腐蚀性能。
总之，陶瓷瓷坩埚的成分主要包括氧化铝、硅酸盐和氧化锆等材料。
它们具有很好的耐火性能和抗腐蚀性能，在高温下不会发生变形或者断裂。
此外，还可能包含一些其他材料来改善其性能。
问：什么是氧化锆增韧氧化铝陶瓷？其增韧机理是什么？制备工艺有哪些？
机械混 合 法是 将 组 成 复 合 粉 体 的 粉 末 进行 混合 、 球 磨 ，然后再 进 行 烧 结 。该 方 法 直 接 、简便 ，但 不 能 保 证 多相 组分 的均 匀 分散 。
目前 ，提 高 氧化 铝 陶瓷断 裂韧 性有 许 多途 径 ，主要 有 ：应力 诱导 相 变增 韧 、相 变 诱 发 微 裂 纹 增 韧 、表 面 诱 发强 韧化 和微 裂 纹 分 叉 增 韧 等 。在 实 际 材 料 中，究 竟 何种 机 制起 主导 作用 ，在 很 大程 度 上 取 决 于 四方 相 氧 化锆 （ｔｍＺｒＯ ）向单 斜相 氧 化 锆 （ｍ—ＺｒＯ ）马 氏体 生 的部 位 。 ２．１ 应 力诱 导相 变增 韧
氧化 锆增 韧 氧化 铝 陶瓷复 合 粉体 的制 备工 艺有 混 合法 、溶胶 一凝胶 法 、共 沉 淀法 和 沉淀包 裹 法 等不 同方 法 。其 中的关 键 是 ，既 要 保 证 ＺｒＯ 的颗 粒 细 度 小 且 颗粒 度分 布 范 围 窄 ；又 要 保 证 ＺｒＯ 的 均 匀 分 散 ，使 Ａｌ ０。颗粒 能够 包裹 ＺｒＯ ，以产生 良好 的增 韧效 果 。 ３．１ ＺｒＯ。／Ａｌ：Ｏ。复 合粉 体 的制 备
定 性 ，是 目前应 用 非 常 广 泛 的 陶 瓷材 料 之 一 。但 其 断 裂 韧 性较 低 ，一般 为 ２．５～４．５ ＭＰａ·ｍ，严 重地 限制 了 它在 更广 泛领 域 中 的应 用 ，从 而 增 强 氧 化 铝 陶瓷 断 裂 韧 性 成 了当前 研究 的热 点 之一 。
氧化 锆 增 韧 氧 化 铝 （ＺｉｒｃｏｎｉａＴｏｕｇｈｅｎｅｄ Ａｌｕｍｉ— ｎｕｍ ，ＺＴＡ）陶 瓷 材 料 ，它 是 在 氧 化 铝 母 相 基 质 中 引 入 一 定 量 的 相 变 材 料 氧 化 锆 所 形 成 的 一 种 复 相 精 细 陶 瓷 材料 。由于 氧化 铝 的硬度 大 、氧化 锆 的韧性 好 ，这两 种 材料 形成 了高强 度 、高 韧性 的优 异 复合 体 ，在常 温下 具 有更 高 的抗折 强 度 和断 裂 韧 性 ，因而 具 有 出色 的耐 磨 性能 。因此这 种 复相 陶瓷 材料 既具 有 氧化 锆 陶瓷高 韧 和高 强度 的特性 ，又具 有 氧化 铝 陶瓷高 硬度 的优 点 ，而 且 随着这 种综 合 力学 性 能 的提 高 ，其 耐 磨 性 也 得 到 了 较大 的提高 。 ２ 氧 化 锆 增 韧 氧 化 铝 陶 瓷 的 增 韧 机 理
新型陶瓷材料在陶瓷行业中的应用
新型陶瓷材料在陶瓷行业中的应用新型陶瓷材料在陶瓷行业中的应用引言：陶瓷是一种古老而又广泛应用的材料，其主要成分为氧化物和非氧化物。
不过，随着科学技术的进步，新型陶瓷材料的发展与应用也越来越受到人们的关注。
新型陶瓷材料具有许多传统陶瓷所不具备的特点，如高强度、高硬度、高耐磨、高熔点等，因此在各个领域得到了广泛的应用。
一、结构陶瓷结构陶瓷是一种稳定的陶瓷材料，其特点是具有高硬度、耐磨、耐腐蚀、高熔点等优点，常用于高温、高压、高强度的工作环境。
1.1 氧化锆陶瓷氧化锆陶瓷是一种高性能陶瓷材料，具有高强度、高硬度、高耐磨、高熔点等特点。
它在医疗器械、氧化锆球磨介质、蓄电池、制冷空调、电子元器件、化工机械、航空航天等领域有着广泛的应用。
例如，氧化锆陶瓷在医疗器械中被用作人工髋关节、人工牙和人工心脏阀等，因其高强度和生物相容性，能够提供高品质的医疗服务。
1.2 碳化硅陶瓷碳化硅陶瓷是目前知道的最先进的陶瓷材料之一，具有高硬度、耐腐蚀、高熔点等特点。
它可用于制造高温炉具、红外线窗口、刀片、抛光材料和砂浆等。
碳化硅陶瓷在航空航天领域中的应用也日益重要，如航空发动机中的高温热力转换装置和喷气燃烧器等。
二、功能陶瓷功能陶瓷是一类在结构陶瓷性能基础上，加入某些特定元素，使得陶瓷具有特定的物理、化学或生物功能的陶瓷材料。
2.1 氧化铝陶瓷氧化铝陶瓷具有良好的绝缘性能、高硬度、耐磨、耐腐蚀等特点，被广泛应用于电子、石油、冶金、化工等行业。
例如，在电子元件制造中，氧化铝陶瓷常用于制造基板、电子管、放大器等器件。
而在化工行业，氧化铝陶瓷被用于制造酸碱泵、管道等耐腐蚀设备。
2.2 兰州陶瓷兰州陶瓷是一种特殊的功能陶瓷材料，其由高纯度的氧化物和非氧化物组成，具有优良的电学性能和机械性能。
它可以制成各种电子元件，如陶瓷电容器、陶瓷热电偶、陶瓷电阻器等。
兰州陶瓷还广泛应用于红外线窗口、陶瓷粉末冶金、传感器和天线等领域。
三、生物陶瓷生物陶瓷是一种用于人体组织修复和替代的材料，具有优良的生物相容性和生物活性。
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氧化锆陶瓷材料及应用
Garvie 1975年首先报道: ceramic steel
主要来源于锆英石(ZrSiO4) 矿，杂质主要为Al2O3, HfO2, TiO2
2680°C
2370 °C
液相(L) ←⎯⎯⎯⎯→ 立方相(c) ←⎯⎯⎯⎯→
1170 °C
正方相(t) ←⎯⎯⎯⎯→ 单斜相(m)
氧化锆生物陶瓷
人工关节 牙种植体
近于惰性 良好的生物相容性
抗生理腐蚀 良好的韧性、耐磨性 和强度
95 Al2O3 、92 Al2O3、90 Al2O3、 80 Al2O3、 75 Al2O3
配方
95Al2O3:
高岭土2%+滑石3% 滑石3.75%+SiO20.63%+(CaCO3+MgCO3) 0.63%
99Al2O3:
高岭土0.75%+ MgCO3 0.25%
透明氧化铝
1959年美国通用电气公司报道了透光性的氧化铝陶瓷， 这种陶瓷的透光率对4000-6000nm的红外波段透光大于 80%(1mm厚的试样)。
t相
m相
基
应
体 本
dI
力 诱
身
发
的
增
贡
韧
献
残
dc
余 应
力
增
韧
晶粒尺寸d 显 dm 微 裂 纹 增 韧
K1c0
ΔK1cT
ΔK1cS
ΔK1cM
ΔK1cT
TZP
晶 粒 百 分 数
ΔK1cT K1c0
t+m双相组织 ΔK1cs
ΔK1cm
dI
dC dm
不同尺寸晶粒韧化的机理
TZP的韧性为：K1c(TZP) = K1c0 + ΔK1cT t+m双相组织：
3. 机械强度高、导热性能良好、电阻率高、介 电损耗低、介电常数8-10、密度3.98g/cm3。
工业氧化铝的制备方法：
铝矾土矿的主要组成为三水铝石(Al2O3·3H2O)和勃姆 石(水铝石Al2O3·H2O)。
制备方法是将矾土原料用苛性碱分解，生成可以溶于 水的铝酸钠，然后与矾土中不溶于水的杂质(SiO2, Fe2O3) 分离，提纯后的铝酸钠经过相应处理后，得到纯的 Al(OH)3。
PSZ(partially stabilized zirconia)
当氧化锆中加入适当的稳定剂时，形成由 立方相(c)和一部份四方相(t)形成的双相氧化锆 陶瓷，其中c相是稳定的，t相是亚稳的。在外 力作用下有可能诱发t相到m相的马氏体转变， 从而起到增韧作用。
FSZ(Fully stabilized zirconia)
氧化物陶瓷
⎯⎯⎯氧化铝和氧化锆
2010年5月13日
氧化铝陶瓷
氧化铝陶瓷及其应用
制备氧化铝陶瓷的原料主要是铝矾土 和天然刚玉。先制得γ-Al2O3粉，在 1300ºC煅烧成α-Al2O3，经成型后在16001700ºC烧成。
1. 用途最广泛的氧化物陶瓷。
2. α-Al2O3唯一的一种稳定结构形式。
氧化锆粉体的制备
热分解：
锆英石喷射到等离子电弧区，融化分解为氧化锆和 氧化硅，然后迅速淬火，再将这种球形颗粒产物与 氢氧化钠一起煮沸脱硅，最后制得氧化锆粉体。
化学分解：氯腐蚀和碱腐蚀 氯腐蚀：锆英砂与焦炭和氯气在800-1000ºC反应生 成ZrCl4和SiCl4, 再用冷凝器分离， ZrCl4通入水中 生成ZrOCl2. 碱腐蚀: NaOH, Na2CO3
在转变炉内于1150-1200°C温度下处理，形成松散的 白色粉末，即工业氧化铝。按照生产特点，又可分为湿碱 法(拜尔法)和干碱法(烧结法)及联合法。
高纯氧化铝的制备方法
1 有机铝盐加水分解法，即sol-gel法 Al(OR)3+3H2O⎯→Al(OH)3+3R·OH
将水解生成的溶胶洗净，过滤，干燥，并在合适的温度下煅烧，便得到 烧结的氧化铝粉。
高压钠灯灯管的透明氧化铝陶瓷对可见光的透光率大于 90%。 现在的透明陶瓷包括：Al2O3, MgO, Y2O3, ZrO2, MgF2, CaF2, GaAs, ZnS等
一般陶瓷不透明主要是对光产生反射和吸收损失。主要 原因：陶瓷内的气孔、晶界、杂质、晶体结构等对透 光率的影响。反射和吸收越少，就越容易透明。透明 陶瓷需要具备如下条件：
单晶氧化铝：
蓝宝石和红宝石：宝石、耐磨损 的导丝器、钟表构件、金属丝的拉丝
模、导弹整流器和固态激光器。
蓝宝石的英文名称为Sapphire，源于拉丁文Spphins， 意思是蓝色。蓝宝石的矿物名称为刚玉，属刚玉族矿物。实 际上自然界中的宝石级刚玉除红色的称红宝石外，其余各种 颜色如蓝色、淡蓝色、绿色、黄色、灰色、无色等，均称为 蓝宝石。蓝宝石的化学成分（Al2O3）,主要以Fe、Ti致色。
K1c(t+m) = K1c0 + ΔK1cT + ΔK1cS + ΔK1cM
可相变的四方相越多，材料的韧性就 好。
氧化锆的应用
传统应用：铸造用的砂和粉，耐火材料，陶 瓷，涂层颜料，磨料等。
先进陶瓷：挤压模，机器的耐磨件，陶瓷发 动机活塞顶，轴承，增韧刀具，磨介，量具 等等。
日用方面已经涉及到：餐刀，剪刀，理发推 子，手表，项链，麻将，手术刀，无磁改锥 等等。
2 无机铝盐热分解法 用精制硫酸铝、铵明矾、碳酸铝铵盐等，通过热分解的方法制备Al2O3粉末。 一般用试剂级的硫酸铝和硫酸铵在纯水中加热溶解，并搅拌冷却，析出得到 铝的硫酸铵盐(铵明矾)结晶。为了提高所得到的纯度，反复3-4次重结晶，再 进行热分解。纯度>99.9%。可做高压钠灯。
3 放电氧化法
将高纯铝粉浸于纯水中，插上电极使之产生高频 火花放电，铝粉激烈运动并与水反应生成氢氧化铝， 经煅烧制得高纯氧化铝粉末。
化学共沉淀法制备纳米氧化锆粉体
氨水
↓
煅烧
ZrOCl2⋅8H2O+Y(NO3)3⎯→Y-Zr(OH)4 ↓ ⎯→ Y-TZP
pH=9.5
PSZ(partially stabilized zirconia) FSZ(Fully stabilized zirconia) TZP(tetragonal zirconia polycrystalline) ZTA(zirconia toughened alumina) ZTM (zirconia toughened mullite)
通过添加适量种类(如：CaO,MgO)的稳 定剂，就可以在低温下仍然保持高温式的立 方结构，这种氧化锆称之为稳定的氧化锆。
TZP(tetragonal zirconia polycrystalline)
四方氧化锆多晶体，主要由亚稳的细晶 四方相组成。晶粒越小，四方相越多。
ZTA(zirconia toughened alumina)
多晶氧化铝
固相烧结：0.25%MgO+Al2O3(高纯)→透明氧 化铝纳灯，H2气氛中烧结。
MgO：抑制晶粒长大，促进烧结。 基体晶粒长大的顺序为：
不掺杂的Al2O3 、 Al2O3 +钙长石、Al2O3+MgO+钙长石、 Al2O3 +MgO
液相烧结：外加剂CaO, SiO2, MgO, 高岭土等
ZrO2陶瓷中的晶粒尺寸效应
应力诱发t-m相变的临界直径dI
Stress induced phase transformation t相的稳定性随着粒径的减小而增大 dI<d<dc: 应力诱发t-m相变 d<dI: t相
t-m相变诱发显微裂纹的临界直径dm
d>dm: 相变诱发显微裂纹； dc<d<dm: 晶粒虽然产生了相变，但不足以诱 发显微裂纹
用途
1. 车削用刀具、纺织机械和石油工业的耐磨零 件、高温热电偶保护管、坩埚等。
2. 防弹衣、防弹装甲等; 3. 喷嘴、除沙嘴; 4. 氧化铝的磨介目前用量最大。有球形、柱状、
锥形等。
其他的应用
熔融和片状耐火材料; 磨料; 纤维：保温隔热材料、复合材料的增强相; 晶须; 人体的髋和膝关节、牙等。
全部稀土元素与氧化锆都能形成固溶体，能 起到稳定作用的条件是：该离子半径与锆离 子半径相差不超过40%。 常用的稳定剂有：CaO, MgO, CeO2, Y2O3
c-ZrO2: 5.68-5.91 g/cm3 t-ZrO2: 6.10 g/cm3 m-ZrO2: 5.56 g/cm3 ZrSiO4: 4.6 g/cm3
黑色的氧化铝陶瓷
由于半导体电路常具有明显的光敏性，要 求作封装管壳的氧化铝陶瓷应有折光性能
外加剂： Fe2O3、CoO、NiO、Cr2O3、MnO、 TiO2、V2O5
氧化锆陶瓷
• 氧化锆的传统应用主要是耐火材料、涂层和釉料等原料。 • 但是，随着对氧化锆陶瓷热力学和电学性能的研究，使它 作为高性能结构陶瓷和固体电介质材料而获得广泛应用。 • 20世纪70年代，氧化锆韧性陶瓷出现，尤其是室温韧性高 居陶瓷材料榜首。作为热机、耐磨部件受到广泛关注。
氧化铝陶瓷 在电子行业中的应用
各种陶瓷基片、陶瓷电阻、电容器的 陶瓷管壳、微波管的陶瓷管壳、真空开关 陶瓷管壳、臭氧发生器介质等等。
红紫色氧化铝瓷
MnO-MgO-Al2O3-SiO2 耐酸性、抗热冲击性、机械强度均优于95瓷
MnO-Cr2O3-Al2O3-SiO2 很高的机械强度(400-530MPa)，真空气密性和 良好的金属化强度
相变韧化：t → m(属于马氏体相变)约5%的体积相变
ZrO2的相变
c-t’无扩散相变：c相快速冷却到室温。 这种位移型的非扩散相变与钢中的马氏体相变有相 似的特点。为了区别扩散形成的平衡相t-ZrO2, 将 这种无扩散相变产物的过饱和非平衡正方相称为t’ZrO2