陶 瓷 材 料-2課件

陶瓷材料一、陶瓷的概念與分類陶瓷的概念

傳統(tǒng)上，“陶瓷”是指所有以粘土為主要原料與其它天然礦物原料經(jīng)過粉碎、混煉、成形、燒結等過程而制成的各種制品。傳統(tǒng)陶瓷包括常見的日用陶瓷制品和建筑陶瓷、電瓷等。日用陶瓷－餐具建筑陶瓷－地磚電瓷陶瓷分類（1）按陶瓷坯體特征，可把陶瓷制品分為：陶器：土狀斷面的多孔坯體。機械強度低、熱穩(wěn)定性差、化學穩(wěn)定性也低、甚至薄坯制品亦無透光性。瓷器：燒結程度較高，坯體堅硬致密，斷面細膩而有光澤，為施釉或無釉制品，基本不吸水。炻器：其性質(zhì)介于陶器和瓷器之間。斷口致密，即使無釉，也不透過液體和氣體，坯體透氣性差或無透光性。性能及特征陶器瓷器吸水性/％一般大于3一般不大于3透光性不透光透光坯體特征未?；虿；潭炔?、斷面粗糙?；潭雀?、結構致密、細膩，斷面呈石狀或貝殼狀敲擊聲沉濁清脆陶器和瓷器結構陶瓷功能陶瓷陶瓷耐火材料玻璃按用途分類陶瓷分類（2）功能陶瓷中包括電磁功能、光學功能和生物-化學功能等陶瓷制品和材料，此外還有核能陶瓷和其它功能材料等。電子絕緣件氧化鋯陶瓷光學導管氧化物陶瓷（Al2O3、ZrO2、MgO等）碳化物陶瓷（SiC、B4C、WC等）氮化物陶瓷（Si3N4、TiN、BN等）新型碳化物陶瓷（C3N4等）硼化物陶瓷（TiB2、ZrB2等）復合陶瓷（3Al2O3·2SiO2(莫來石)等）按成分分類普通陶瓷（硅酸鹽材料）特種陶瓷（人工合成材料）按原料分類陶瓷分類（3）中國陶瓷技術（小專題）陶瓷材料的結構組成陶瓷材料是多相多晶材料，陶瓷結構中同時存在晶體相（晶相）玻璃相氣相各組成相的結構、數(shù)量、形態(tài)、大小及分布決定了陶瓷的性能。１.晶相晶相是陶瓷材料的主要組成相，對陶瓷的性能起決定性作用。陶瓷中的晶相的結合鍵為離子鍵共價鍵混合鍵氧化物結構的結合鍵以離子鍵為主，又稱離子晶體。Si3N4、SiC、BN等以共價鍵為主，稱共價晶體。氧化物結構的主要特點是氧離子緊密排列構成晶格骨架，組成六方或面心立方點陣，而正離子位于骨架的適當間隙之中。如：CaO、MgO、Al2O3、ZrO2硅酸鹽晶體可以按硅（鋁）氧骨干的形式分成島狀結構、組群狀結構、鏈狀結構、層狀結構和架狀結構。它們都具有下列結構特點：1）結構中Si4+之間沒有直接的鍵，而是通過O2-連接起來的；2）硅酸鹽晶體結構是以硅氧四面體為結構的基礎；3）每一個O2-只能連接2個硅氧四面體；4）硅氧四面體間只能共頂連接，而不能共棱和共面連接（見下圖動畫）硅酸鹽結構特點與結構分類該結構中，[SiO4]四面體以孤立狀態(tài)存在，[SiO4]四面體的各頂角之間不直接連接，即[SiO4]四面體被其他金屬離子隔離，所以稱島狀結構。（1）島狀結構：典型島狀結構的硅酸鹽有鋯英石Zr[SiO4]、橄欖石Mg2[SiO4]、石榴子石Mg3Al2[SiO4]3以及莫來石、硅線石等

[SiO4]4-

硅氧四面體通過公共氧連接組成向一維延伸，組成連續(xù)的鏈:單鏈和雙鏈。如圖所示，單鏈中是以[Si2O6]4-為結構單元不斷重復而成，故單鏈結構單元的化學式應寫為[Si2O6]n4n-。

如透輝石CaMg[Si2O6]、頑火輝石Mg2[Si2O6]等的結構。

2條相同的單鏈通過尚未公用的氧可以組成雙鏈，其結構單元為[Si4O11]6-。透閃石Ca2Mg5[Si4O11]2(OH)（３）鏈狀結構

一層一層的結構，每層結構由兩種多面體層構成，其中一層是硅氧四面體層，另一層為八面體層。硅氧四面體通過3個公共氧連接成在二維平面內(nèi)延伸的具有六節(jié)環(huán)的氧四面體層，另一個活性氧則可以和其它離子配位而形成一個整體結構。從硅氧四面體層中可以取出矩形[Si4O10]4－結構單元?；疢g3[Si4O10](OH)2、高嶺石Al4[Si4O10](OH)8和白云母KAl2[AlSi3O10](OH)2均具有這種結構。（４）層狀結構：

高嶺石結構：下層是硅氧四面體，上層是八面體層，八面體由1個Al3＋2個O2-和4個OH-構成，可寫成[AlO2(OH)4]。Al3+配位數(shù)6，每個Al3+同時與2個O2-和4個OH-相連。這2個O2-起橋梁作用，將硅氧層與水鋁石層連在一起形成單網(wǎng)層。層與層之間的結合力為氫鍵，較弱，故高嶺石容易在結合力較弱的層間碎裂，但是OH-O之間仍有一定的吸引力，所以，單網(wǎng)層之間水分子不易進去，不會因水含量增加而膨脹。高嶺石是陶瓷、水泥、涂料等的主要原料。AlOH有些陶瓷中的晶相也存在同素異構轉(zhuǎn)變。α-石英870℃α-鱗石英1470℃α-方石英1713℃熔融SiO2573℃β-石英163℃β-鱗石英117℃γ-鱗石英180~270℃β－方石英急冷加熱石英玻璃SiO2的同素異構轉(zhuǎn)變實際陶瓷晶體與金屬晶體一樣也存在晶體缺陷，這些缺陷可加速陶瓷的燒結擴散過程，還影響陶瓷性能。晶粒愈細，陶瓷的強度愈高。如剛玉（Al2O3）晶粒平均尺寸為200μm時，抗彎強度為74MPa，1.8μm時抗彎強度可高達570MPa。陶瓷材料中往往同時存在多種晶相，對陶瓷性能起決定作用的晶相稱主晶相，其余為次晶相。玻璃相是一種非晶態(tài)固體，是陶瓷燒結時，各組成相與雜質(zhì)產(chǎn)生一系列物理化學反應形成的液相在冷卻凝固時形成的。２.玻璃相玻璃相熔點低、熱穩(wěn)定性差，在較低溫度下開始軟化，導致陶瓷在高溫下發(fā)生蠕變，且其中常有一些金屬離子而降低陶瓷的絕緣性。故工業(yè)陶瓷中玻璃相的數(shù)量要予以控制，一般<20~40%。氣相指陶瓷孔隙中的氣體即氣孔。是生產(chǎn)過程中不可避免的，陶瓷中的孔隙率常為5~10%，要力求使其呈球狀，均勻分布。氣孔對陶瓷的性能有顯著影響，使陶瓷強度降低、介電損耗增大，電擊穿強度下降，絕緣性降低。３.氣相氣相可使陶瓷的密度減小，并能吸收振動；用作保溫的陶瓷和化工用的過濾多孔陶瓷等需要增加氣孔率，有時氣孔率可高達60％。三、陶瓷材料的性能硬度高、耐磨性好;>1500Hv（淬火鋼500~800Hv，高聚物<20Hv）抗拉強度低，抗壓強度較高；因表面及內(nèi)部的氣孔、微裂紋等缺陷，實際強度僅為理論強度的1/100~1/200。但抗壓強度高，為抗拉強度的10~40倍。1.力學性能高彈性模量，高脆性。E=100~400GPa（金屬210）在拉伸時幾乎沒有塑性，在拉力作用下產(chǎn)生一定的彈性變形后直接斷裂。影響材料彈性的因素⑴溫度：原子間結合力隨溫度升高而改變，E對T很敏感。固體材料的彈性模量一般隨溫度升高而降低。⑵材料的熔點Tm：300K以下，彈性模量與熔點的關系為：

（經(jīng)驗式）式中Va為原子體積，k為波爾滋曼常數(shù)。⑶材料氣孔率（密度）(對陶瓷材料需重點關注)經(jīng)驗式式中p為材料氣孔率；E0為p=0時的彈性模量；f1、f2為由氣孔形狀決定的常數(shù)。對于球形氣孔，f1=1.9，f2=0.9。⑷晶體結構對于單晶體材料來說，E是各向異性的，E的值需用張量來描述。對于多晶材料來說，則可認為E是各向同性的（統(tǒng)計性的）。沖擊韌性、斷裂韌性低KIC約為金屬的1/60~1/100幾種材料的斷裂韌性材料KIC/MPa.m1/245鋼90球墨鑄鐵20~40氮化硅陶瓷3.5~5熔點高一般在2000℃以上，故陶瓷高溫強度和高溫蠕變抗力優(yōu)于金屬。熱脹系數(shù)小、熱導率低隨氣孔率增加，陶瓷的熱脹系數(shù)、熱導率降低，故多孔或泡沫陶瓷可作絕熱材料。耐熱振性差2.物理與化學性能37

熱膨脹(1)在任意溫度時：線膨脹系數(shù)：體膨脹系數(shù)：(2)在有限溫度范圍內(nèi)：平均線膨脹系數(shù)：平均體膨脹系數(shù)：當很小時，可以認為。對于各向異性的晶體，。⑶熱膨脹與熔點的關系

對于某些氧化物和鹵化物：

⑷熱膨脹系數(shù)與晶體結構和鍵型的關系一般地講，鍵強大的材料的膨脹系數(shù)較小，但結構的影響甚明顯，見圖3.1。有些陶瓷具有特殊的光學性能紅寶石（α-Al2O3摻鉻離子）、釔鋁石榴石、含釹玻璃等可作固體激光材料；玻璃纖維可作光導纖維材料，此外還有用于光電計數(shù)、跟蹤等自控元件的光敏電阻材料。磁性磁性陶瓷又名鐵氧體，主要是Fe2O3和Mn、Zn等的氧化物組成的陶瓷材料，為磁性陶瓷材料，可用作磁芯、磁帶、磁頭等。結構穩(wěn)定化學穩(wěn)定性高，抗氧化性優(yōu)良，在1000℃高溫下不會氧化，并對酸、堿、鹽有良好的抗蝕性。故在化工工業(yè)中廣泛應用。四、陶瓷的生產(chǎn)原料一、粘土類原料（一）粘土的成因與品種粘土（clay）是一種顏色多樣、細分散的多種含水鋁硅酸鹽礦物的混合體，其礦物粒徑一般小于2μm，主要由粘土礦物以及其它一些雜質(zhì)礦物組成。粘土的成因：1.風化殘積型：指深層的巖漿巖（如花崗巖、偉晶巖、長英巖等）在原地風化后即殘留在原地，多成為優(yōu)質(zhì)高嶺土的主要礦床類型。風化型粘土礦床主要分布在我國南方(如景德鎮(zhèn)高嶺村、晉江白安、潮州飛天燕等地），一般稱為一次粘土（也稱為殘留粘土或原生粘土）。2.熱液蝕變型：高溫巖漿冷凝結晶后，殘余巖漿中含有大量的揮發(fā)分及水，溫度進一步降低時，水分則以液態(tài)存在，但其中溶有大量其它化合物。當這種熱液（水）作用于母巖時，會形成粘土礦床，這就稱為熱液蝕變型粘土礦，如蘇州陽山、衡陽界牌土。3.沉積型粘土礦床：是指風化了的粘土礦物借雨水或風力的搬運作用搬離原母巖后，在低洼的地方沉積而成的礦床，稱為二次粘土（也稱沉積粘土或次生粘土），如南安康垅，清遠源潭。粘土的種類不同，物理化學性能也各不相同。粘土可呈白、灰、黃、紅、黑等各種顏色。有的粘土疏松柔軟且可在水中自然分散；有的粘土則呈致密堅硬的塊狀。(二）粘土的組成粘土的性能取決于粘土的組成，包括粘土的礦物組成、化學組成和顆粒組成。1、粘土的化學組成(keypoint)

主要化學成分為SiO2、A12O3和結晶水（H2O）。

含有少量的堿金屬氧化物K2O、Na2O，堿土金屬氧化物CaO、MgO，以及著色氧化物Fe2O3、TiO2等。

風化殘積型粘土（一次粘土）礦床一般SiO2含量高，而A12O3含量低?；瘜W組成在一定程度上反映其工藝性質(zhì)。（1）SiO2：若以石英狀態(tài)存在的SiO2多時，粘土可塑性降低，但是干燥后燒成收縮小。（2）Al2O3：含量多，耐火度增高，難燒結。（3）Fe2O3＜1％，TiO2＜0.5％：瓷制品呈白色；含量過高，顏色變深，還影響電絕緣性。（4）CaO、MgO、K2O、Na2O：降低燒結溫度，縮小燒結范圍。（5）H2O、有機質(zhì)：可提高可塑性，但收縮大。2.粘土的礦物組成粘土很少由單一礦物組成，而是多種微細礦物的混合體。粘土礦物主要為高嶺石類（包括高嶺石、多水高嶺石等）、蒙脫石類（包括蒙脫石、葉蠟石等）和伊利石類（也稱水云母）等等。高嶺石葉臘石伊利石a．高嶺石類（Kaolinite）高嶺石族礦物包括高嶺石、地開石、珍珠陶土和多水高嶺石等。高嶺石是粘土中常見的粘土礦物，主要由高嶺石組成的粘土稱為高嶺土。b．蒙脫石類蒙脫石（Montmorillonite）也是一種常見的粘土礦物，以蒙脫石為主要組成礦物的粘土稱為膨潤土（bentonite），一般呈白色、灰白色、粉紅色或淡黃色，被雜質(zhì)污染時呈現(xiàn)其它顏色。

c．伊利石類伊利石是白云母經(jīng)強烈的化學風化作用而轉(zhuǎn)變?yōu)槊擅撌蚋邘X石過程中的中間產(chǎn)物。組成成分與白云母相似，但伊利石比正常的白云母多SiO2和H2O而少K2O。與高嶺石比較，伊利石含K2O較多而含H2O較少。粘土礦物是具有層狀結構硅酸鹽礦物，其基本結構單位是硅氧四面體層和鋁氧八面體層，由于四面體層和八面體層的結合方式、同形置換以及層間陽離子等不同，從而構成了不同類型的層狀結構粘土礦物，如下圖所示的結構模型圖。層狀結構粘土礦物晶體結構模型圖

3、顆粒組成顆粒組成：粘土中含有的不同大小顆粒的體積百分比含量。<1um的細顆粒愈多，則可塑性愈強，干燥收縮大，干后強度高，而且燒結溫度低，（比表面積大，表面能高）

片狀比桿狀堆積面積大，塑性大，強度高。（三）粘土的工藝性質(zhì)1.可塑性可塑性是指粘土粉碎后用適量的水調(diào)和、混練后捏成泥團，在一定外力的作用下可以任意改變其形狀而不發(fā)生開裂，除去外力后，仍能保持受力時的形狀的性能。2.結合性粘土的結合性是指粘土能結合非塑性原料形成良好的可塑泥團、有一定干燥強度的能力。

3.離子交換性粘土顆粒帶有電荷，其來源是其表面層的斷鍵和晶格內(nèi)部被取代的離子，因此必須吸附其它異號離子來補償其電價，粘土的這種性質(zhì)稱為離子交換性。4.觸變性

粘土泥漿或可塑泥團受到振動或攪拌時，粘度會降低而流動性增加，靜置后又能逐漸恢復原狀。反之，相同的泥料放置一段時間后，在維持原有水分的情況下會增加粘度，出現(xiàn)變稠和固化現(xiàn)象。上述情況可以重復無數(shù)次。粘土的上述性質(zhì)統(tǒng)稱為觸變性，也稱為稠化性。5.膨脹性

膨脹性是指粘土吸水后體積增大的現(xiàn)象。這是由于粘土在吸附力、滲透力、毛細管力的作用，水分進入粘土晶層之間、或者膠團之間所致，因此可分為內(nèi)膨脹性與外膨脹性兩種。

6.收縮

粘土泥料干燥時，因包圍在粘土顆粒間的水分蒸發(fā)、顆粒相互靠攏而引起的體積收縮，稱為干燥收縮。粘土泥料煅燒時，由于發(fā)生一系列的物理化學變化(如脫水作用、分解作用、莫來石的生成、易熔雜質(zhì)的熔化，以及熔化物充滿質(zhì)點間空隙等等)，因而使粘土再度產(chǎn)生的收縮，稱為燒成收縮。這兩種收縮構成粘土泥料的總收縮。7.燒結性能通指粘土在燒結過程中所表現(xiàn)出的各種物理化學變化及性能。8.耐火度耐火度是耐火材料的重要技術指標之一，它表征材料無荷重時抵抗高溫作用而不熔化的性能。（四）粘土在陶瓷生產(chǎn)中的作用(keypoint)1.粘土的可塑性是陶瓷坯泥賴以成型的基礎。2.粘土使注漿泥料與釉料具有懸浮性與穩(wěn)定性。3.粘土一般呈細分散顆粒，同時具有結合性。4.粘土是陶瓷坯體燒結時的主體。5.粘土是形成陶器主體結構和瓷器中莫來石晶體的主要來源。二、石英類原料（一）石英礦石的類型

二氧化硅（SiO2）在地殼中的豐度約為60％。含二氧化硅的礦物種類很多，一部分以硅酸鹽化合物的狀態(tài)存在，構成各種礦物、巖石。另一部分則以獨立狀態(tài)存在，成為單獨的礦物實體，其中結晶態(tài)二氧化硅統(tǒng)稱為石英。由于經(jīng)歷的地質(zhì)作用及成礦條件不同，石英呈現(xiàn)多種狀態(tài)，并有不同的純度。

a.水晶b.脈石英c.砂巖d.石英巖e.石英砂石英水晶－結晶良好的石英水晶－結晶良好的石英（二）石英的性質(zhì)石英的主要化學成分為SiO2，但是常含有少量的Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO、TiO2等雜質(zhì)成分。二氧化硅在常壓下有七種結晶態(tài)和一個玻璃態(tài)。它們是α-石英、β-石英；α-鱗石英、β-鱗石英、γ-鱗石英；α-方石英、β-方石英。

石英具有很強耐酸侵蝕能力（氫氟酸除外），但與堿性物質(zhì)接觸時能起反應而生成可溶性的硅酸鹽。高溫下，石英易與堿金屬氧化物作用生成硅酸鹽與玻璃態(tài)物質(zhì)。石英材料的熔融溫度范圍取決于二氧化硅的形態(tài)和雜質(zhì)的含量。

α-石英870℃α-鱗石英1470℃α-方石英1713℃熔融SiO2573℃β-石英163℃β-鱗石英117℃γ-鱗石英180~270℃β－方石英急冷加熱石英玻璃SiO2的同素異構轉(zhuǎn)變石英的晶型轉(zhuǎn)化類型有兩種：（1）高溫型的緩慢轉(zhuǎn)化（2）低溫型的快速轉(zhuǎn)化（三）石英的晶型轉(zhuǎn)化（四）石英在陶瓷生產(chǎn)中的作用（keypoint）1.石英是瘠性原料，可對泥料的可塑性起調(diào)節(jié)作用。2.在陶瓷燒成時，石英影響陶瓷壞體的體積收縮。3.在瓷器中，石英對坯體的力學強度有著很大的影響。4.石英對陶瓷釉料的性能有很大影響。三、長石類原料

（一）長石的種類和性質(zhì)

長石是陶瓷生產(chǎn)中的主要熔劑性原料，一般用作坯料、釉料、色料熔劑等的基本成分，用量較大，是日用陶瓷的三大原料之一。自然界中長石的種類很多，歸納起來都是由以下四種長石組合而成：鈉長石(Ab)Na[AlSi3O8]（晶體結構式）或Na2O·Al2O3·6SiO2（化學通式）鉀長石(Or)K[AlSi3O8]或K2O·Al2O3·6SiO2鈣長石(An)Ca[Al2Si2O8]或CaO·Al2O3·2SiO2鋇長石(Cn)Ba[Al2Si2O8]或BaO·Al2O3·2SiO2鈉長石鉀長石鈣長石鈣長石鋇長石名稱鉀長石鈉長石鈣長石鋇長石化學通式K2O·Al2O3·6SiO2Na2O·Al2O3·6SiO2CaO·Al2O3·2SiO2BaO·Al2O3·2SiO2晶體結構式K[AlSi3O8]Na[AlSi3O8]Ca[Al2Si2O8]Ba[Al2Si2O8]理論化學組成(%)SiO2Al2O3RO(R2O)64.7018.40K2O16.9068.7019.50Na2O11.8043.2036.70CaO20.1032.0027.12BaO40.88晶系單斜三斜三斜單斜密度（g/cm3）2.56~2.592.60~2.652.74~2.763.37莫氏硬度6~6.56~6.56~6.56~6.5顏色白、肉紅、淺黃白、灰白、灰或無色白或無色熱膨脹系數(shù)（α×10-8/℃）7.57.4熔點（℃）1150（異元熔融）110015501725附注堿性長石系列：KAlSi3O8-NaAlSi3O8包括透長石、正長石，微斜長石、歪長石，條文長石及鈉長石斜長石系列：NaAlSi3O8-CaAl2Si2O8包括鈉長石、更長石、中長石、拉長石、培長石及鈣長石長石類礦物的化學組成與礦物物理性質(zhì)

（二）長石的熔融特性

1.鉀長石的熔融溫度不是太高，且其熔融溫度范圍寬。2.鈉長石的開始熔融溫度比鉀長石低，其熔化時沒有新的晶相產(chǎn)生，液相的組成和熔長石的組成相似，即液相很穩(wěn)定，但形成的液相粘度較低。3.鈣長石的熔化溫度較高，熔融溫度范圍窄，高溫下熔體不透明、粘度也小。冷卻時容易析晶，化學穩(wěn)定性也差。4.鋇長石的熔點更高，其熔融穩(wěn)定范圍不寬，普通陶瓷產(chǎn)品不采用它。（三）長石在陶瓷生產(chǎn)中的作用長石在高溫下熔融，形成粘稠的玻璃熔體，是坯料中堿金屬氧化物（K2O，Na2O）的主要來源，能降低陶瓷坯體組分的熔化溫度，有利于成瓷和降低燒成溫度。熔融后的長石熔體能熔解部分高嶺土分解產(chǎn)物和石英顆粒。長石熔體能填充于各結晶顆粒之間，有助于坯體致密和減少空隙。

在釉料中長石是主要熔劑。長石作為瘠性原料，在生坯中還可以縮短坯體干燥時間、減少坯體的干燥收縮和變形等。（一）氧化物五、新型陶瓷原料1.氧化鋁(Al2O3)

氧化鋁的晶型轉(zhuǎn)變示意圖氧化鋁有十多種同素異構體，但常見的主要有三種：α-Al2O3、β-Al2O3、γ-Al2O3。γ-Al2O3屬于尖晶石型（立方）結構，高溫時不穩(wěn)定，在1600℃轉(zhuǎn)變?yōu)棣?Al2O3。α-Al2O3屬于六方系，穩(wěn)定性好，在熔點2050℃之前不發(fā)生晶型轉(zhuǎn)變。以Al2O3為主要成分，含少量SiO2的陶瓷。根據(jù)Al2O3含量不同，分為75瓷（

）又稱剛玉-莫來石瓷；95瓷、99瓷，又稱剛玉瓷。Al2O3含量愈高，玻璃相愈少，氣孔愈少，陶瓷的性能愈好，但工藝愈復雜，成本愈高。氧化鋁陶瓷氧化鋁陶瓷的強度高，是普通陶瓷的2～6倍，抗拉強度可達250MPa；耐磨性好，硬度次于金剛石、碳化硼、立方氮化硼和碳化硅，居第5；耐高溫性能好，剛玉陶瓷可在1600℃下長期工作，在空氣中的最高使用溫度達1980℃；耐蝕性和絕緣性好；脆性大，抗熱振性差，不能承受環(huán)境溫度的突然變化。氧化鋁陶瓷的性能主要用于制作內(nèi)燃機火花塞，火箭、導彈的導流罩，石油化工泵的密封環(huán)，耐磨零件，如軸承、紡織機上的導紗器，合成纖維用的噴嘴等，作冶煉金屬用的坩堝等。2.氧化鎂（MgO）

MgO屬立方晶系NaCl型結構，熔點2800℃，密度3.58g/cm3。MgO化學活性強，易溶于酸，水化能力大，因此制造MgO陶瓷時必須考慮原料的這種特性。

MgO在空氣中容易吸潮水化生成Mg(OH)2，在制造及使用過程中部必須注意。項目煅燒溫度（℃）線收縮（%）體積密度（g/cm3）氣孔率（%）晶粒平均直徑（μm）由氫氧化鎂制得的MgO135015.72.4231.62.0145022.43.244.28.0160024.23.302.822.0由硝酸鎂制得的MgO13501.11.8448.21145010.12.4630.55160015.12.8620.110由堿式碳酸鎂制得的MgO135012.61.7250.81.5145010.12.2935.86.0160015.22.4531.87.5由氯化鎂制得的MgO13501.11.8348.51.014507.32.1828.84.0160012.52.6426.26.03.氧化鈹（BeO）

氧化鈹（BeO）晶體為無色，屬六方晶系，晶體很穩(wěn)定，很致密，且無晶形轉(zhuǎn)變。BeO具有與金屬相近的導熱系數(shù)，約為309.34W／(m·K)，是α—Al2O3的15～20倍。BeO具有好的高溫電絕緣性能，BeO熱膨脹系數(shù)不大。因此，利用BeO制備的BeO陶瓷可用來作散熱器件、熔煉稀有金屬和高純金屬Be、Pt、V等的坩堝、磁流體發(fā)電通道的冷壁材料、高溫比體積電阻高的絕緣材料。但是，BeO有劇毒，操作時必須注意防護，經(jīng)燒結的BeO陶瓷是無毒。

晶體結構4、氧化鋯m-ZrO2：單斜晶系（＜1170℃）t-ZrO2：四方晶系（1170～2370℃）c-ZrO2：立方晶系（2370～2715℃）

備注：氧化鋯熔點為2715℃。液相單斜相1170℃，收縮

1000℃，膨脹

四方相立方相2370℃

2715℃

性能與應用1）熱導率小，化學穩(wěn)定性好、耐腐蝕性高：可用于高溫絕緣材料、耐火材料，如熔煉鉑和銠等金屬的坩堝、噴嘴、閥心、密封器件等：2）硬度高，耐磨性好：可用于制造切削刀具、模具、剪刀、高爾夫球棍頭等。3）具有敏感特性：可做氣敏元件，還可作為高溫燃料電池固體電解隔膜、鋼液測氧探頭等。主晶相SiC，有反應燒結和熱壓燒結兩種碳化硅陶瓷；高溫強度高，工作溫度可達1600～1700℃1400℃時，抗彎強度為500～600MPa；有很好的導熱性、熱穩(wěn)定性、抗蠕變能力、耐磨性、耐蝕性，且耐輻射；是良好的高溫結構材料，主要用于制作火箭噴管的噴嘴，澆注金屬的澆道口、熱電偶套管、爐管，燃氣輪葉片，高溫軸承，熱交換器及核燃料包封材料等。1.碳化硅SiC為共價鍵化合物，屬金剛石型結構，有多種變體。SiC具有穩(wěn)定的晶體結構和化學特性，以及非常高的硬度等性能。碳化硅陶瓷（二）碳化物類原料

2.碳化硼

碳化硼（B4C）為六方晶系，其晶胞中碳原子構成的鏈位于立體對角線上，同時碳原子處于充分活動的狀態(tài)。具有高導熱、高硬度和高耐磨性，其硬度僅次于金剛石和立方BN.還具有高的抗酸性與抗堿性。（三）氮化物原料1.氮化硅氮化硅（Si3N4）是共價鍵化合物，它有兩種晶型，即α-Si3N4和β-Si3N4，兩者均屬六方晶系。Si3N4的化學穩(wěn)定性很好。氮化硅具有優(yōu)良的抗氧化性能。在常壓下，Si3N4沒有熔點，而是于1870℃左右直接分解。以Si3N4為主要成分的陶瓷。氮化硅陶瓷具有很高的硬度，摩擦系數(shù)小，耐磨性好，抗熱振性大大高于其它陶瓷。它具有優(yōu)良的化學穩(wěn)定性，能耐除氫氟酸、氫氧化鈉外的其他酸和堿性溶液的腐蝕，以及抗熔融金屬的侵蝕。它還具有優(yōu)良的絕緣性能。用于制造切削刀具、高溫軸承、泵密封環(huán)、熱電偶保護套、缸套、活塞頂、電磁泵管道和閥門等。氮化硅陶瓷序號方法化學反應式工藝要點1硅的直接氮化法（固-氣）3SiO2+2N2?Si3N4硅粉中Fe,O2,Ca等雜質(zhì)<2%,加熱溫度≤1400℃,并注意硅粉細度與氮氣的純度；1200～1300℃時，α-Si3N4含量高2二氧化硅還原法（固-氣）3SiO2+6C+2N2?Si3N4+6CO工藝操作較易，α-Si3N4含量較高，顆粒較細3熱分解法(液相界面反應法)3Si(NH)2?Si3N4+2NH33Si(NH)4?Si3N4+8NH3亞氨基硅Si（NH）2和氨基硅[Si(NH2)4]是利用SiCl4在0℃干燥的乙烷中與過量的無水氨氣反應而成，NH4Cl可真空加熱，并在1200～1350℃下于氨氣中分解，也可用液氮多次洗滌出去4氣相合成法(氣-氣)3SiCl4+16NH3?Si3N4+12NH4Cl3SiH4+4NH3?Si3N4+12H21000～1200℃下生成非晶Si3N4，再熱處理而得高純、超細α-Si3N4粉末，但含有害的Cl-離子Si3N4粉末的制備方法

2.氮化鋁

氮化鋁（AlN）是共價鍵化合物，屬于六方晶系，纖維鋅礦型結構，白色或灰白色，密度3.26g/cm3，無熔點，在2450℃下升華分解，為一種高溫耐火材料，熱硬度很高，即使在分解溫度前也不軟化變形。AlN粉末主要是通過反應法合成。主晶相BN，共價晶體，晶體結構為六方結構，有白石墨之稱；良好的耐熱性和導熱性，熱導率與不銹鋼相當，熱脹系數(shù)比金屬和其它陶瓷低得多，故抗熱振性和熱穩(wěn)定性好；高溫絕緣性好，2000℃仍是絕緣體，是理想的高溫絕緣材料和散熱材料；化學穩(wěn)定性高，能抗Fe、Al、Ni等熔融金屬的侵蝕；硬度較其它陶瓷低(但是，立方BN的硬度卻很高)，可切削加工；有自潤滑性，耐磨性好。3、氮化硼陶瓷氮化硼陶瓷常用于制作熱電偶套管，熔煉半導體、金屬的坩堝和冶金用高溫容器和管道，高溫軸承，高溫絕緣材料；因BN中含wB=43%，有很大的吸收中子的截面，可作核反應堆中吸收熱中子的控制棒。

鐵電陶瓷

有些陶瓷的晶粒排列是不規(guī)則的，但在外電場作用下，不同取向的電疇開始轉(zhuǎn)向電場方向，材料出現(xiàn)自發(fā)極化，在電場方向呈顯一定電場強度，這類陶瓷稱為鐵電陶瓷，廣泛應用的鐵電材料有鈦酸鋇、鈦酸鉛、鋯酸鋁等。鐵電陶瓷應用最多的是鐵電陶瓷電容器，還可用于制造壓電元件、熱釋電元件、電光元件、電熱器件等。

壓電陶瓷

鐵電陶瓷在外加電場作用下出現(xiàn)宏觀的壓電效應，稱為壓電陶瓷。目前所用的壓電陶瓷主要有鈦酸鋇、鈦酸鉛、鋯酸鋁、鋯鈦酸鉛等。壓電陶瓷在工業(yè)、國防及日常生活中應用十分廣泛。如壓電換能器、壓電馬達、壓電變壓器、電聲轉(zhuǎn)換器件等。利用壓電效應將機械能轉(zhuǎn)換為電能或把電能轉(zhuǎn)換為機械能的元件稱為換能器。

氧化鋯固體電解質(zhì)陶瓷

ZrO2中加入CaO、Y2O3等后，提供了氧離子擴散的通道，所以為氧離子導體。氧化鋯固體電解質(zhì)陶瓷主要用于氧敏傳感器和高溫燃料電池的固體電解質(zhì)。生物陶瓷（生物材料：金屬、陶瓷、高分子）

氧化鋁陶瓷和氧化鋯陶瓷與生物肌體有較好的相容性，耐腐蝕性和耐磨性能都較好，因此常用于生物體中承受載荷部位的矯形整修，如人造骨骼等。

導電性介于導電和絕緣介質(zhì)之間的陶瓷材料。主要有鈦酸鋇陶瓷，具有