材料科學(xué)基礎(chǔ)-陶瓷材料

材料科學(xué)基礎(chǔ)—陶瓷材料肖葵中國陶瓷材料歷史東漢后期黑瓷北朝晚期白瓷元朝青花瓷清朝彩瓷瓷器是中國的偉大發(fā)明

素胚勾勒出青花

筆鋒濃轉(zhuǎn)淡

瓶身描繪的牡丹

一如你初妝

冉冉檀香透過窗

心事我了然

宣紙上走筆至此擱一半

釉色渲染仕女圖

韻味被私藏

而你嫣然的一笑

如含苞開放

你的美一縷飄散

去到我去不了的地方

SchoolofMaterialsScienceandEngineering北宋著名瓷窯之一。窯址在今河南省禹州市城內(nèi)的八卦洞。鈞窯利用鐵、銅呈色的不同特點，燒出藍(lán)中帶紅、紫斑或純天青、純月白等多種釉色，以蛋白石光澤的青色為基調(diào)，具有乳濁而不透明的效果。鈞瓷的又一特征是釉面上常出現(xiàn)不規(guī)則的流動狀的細(xì)線，稱“蚯蚓走泥紋”。鈞窯瓷器是中國歷史上的名窯奇珍，品種繁多，造型獨(dú)特，以瑰麗異常的鈞釉名聞天下。其成就在于釉中加入銅金屬，經(jīng)高溫產(chǎn)生窯變，使釉色以青、藍(lán)、白為主，兼有玫瑰紫、海棠紅等，色彩斑斕，美如朝暉晚霞，被譽(yù)為“國之瑰寶”，在宋代就享有“黃金有價鈞無價”、“縱有家財萬貫不如鈞瓷一片”的盛譽(yù)。SchoolofMaterialsScienceandEngineering宋代“五大名窯”之一，為冠絕古今之中國磁器名窯。窯址在今河南省寶豐縣清涼寺，宋時屬汝州，故名。汝窯以燒制青釉瓷器著稱，宋人葉寘在《坦齋筆衡》中記載：“本朝以定州白瓷器有芒不堪用，遂命汝州造青窯器，故河北唐、鄧、耀州悉有之，汝州為魁?！笨梢娙旮G是繼定窯之后為宮廷燒制貢瓷的窯場。其器物多仿青銅器及玉器造型，主要有出戟尊、玉壺春瓶、膽式瓶、樽、洗。胎體細(xì)潔如香灰色，多為裹足支燒，器物底部留有細(xì)小的支釘痕跡。釉色主要有天青、天藍(lán)、淡粉、粉青、月白等，釉層薄而瑩潤，釉泡大而稀疏，有“寥若晨星”之稱。釉面有細(xì)小的紋片，稱為“蟹爪紋”。汝窯燒宮廷用瓷的時間僅20年左右，約在北宋哲宗元祐元年（1086年）到徽宗崇寧五年（1106年），故傳世品極少，被人們視為稀世之珍。SchoolofMaterialsScienceandEngineering官窯是宋代五大名窯之一，窯有南北之分。據(jù)文獻(xiàn)記載，北宋末徽宗政和至宣和年間（1111-1125年），在汴京（今河南開封），官府設(shè)窯燒造青瓷，稱北宋官窯。宋室南遷杭州后，在浙江杭州鳳凰山下設(shè)窯，名修內(nèi)司窯，也稱“內(nèi)窯”。后又在今杭州市南郊的烏龜山別立新窯，即郊壇下官窯。以上統(tǒng)稱南宋官窯。官窯以燒制青釉瓷器著稱于世。其燒瓷原料的選用和釉色的調(diào)配也甚為講究，所用瓷土含鐵量極高，故胎骨顏色泛黑紫。器之口沿部位因釉垂流，在薄層釉下露出紫黑色，俗稱“紫口”；又底足露胎，故稱“鐵足”。其厚釉的素瓷很少施加紋飾，主要以釉色為裝飾，常見天青、粉青、米黃、油灰等多種色澤。釉層普遍肥厚，釉面多有開片，這種開片與同期的哥窯有很大不同，一般來說，官窯釉厚者開大塊冰裂紋，釉較薄者開小片，哥窯則以細(xì)碎的魚子紋最為見長。SchoolofMaterialsScienceandEngineering宋代北方著名瓷窯。窯址在河北曲陽澗磁村。始燒于晚唐、五代，盛燒于北宋，金、元時期逐漸衰落。北宋定窯以燒造白釉瓷器為主，裝飾方法有劃花、刻花、印花和捏塑等。紋飾以蓮花、牡丹、萱草為常見，畫面簡潔生動。定窯除燒白釉外還兼燒黑釉、綠釉和醬釉。造型以盤、碗最多，其次是梅瓶、枕、盒等。常見在器底刻“奉華”、“聚秀”、“慈?！薄ⅰ肮佟钡茸?。盤、碗因覆燒，有芒口及因釉下垂而形成淚痕之特點。SchoolofMaterialsScienceandEngineering宋代“五大名窯”之一，這里所說的哥窯是指傳世的哥窯瓷。其胎色有黑、深灰、淺灰及土黃多種，其釉均為失透的乳濁釉，釉色以灰青為主。常見器物有爐、瓶、碗、盤、洗等，均質(zhì)地優(yōu)良，做工精細(xì)，全為宮廷用瓷的式樣，與民窯瓷器大相徑庭。傳世哥窯瓷器不見于宋墓出土，其窯址也未發(fā)現(xiàn)，故研究者普遍認(rèn)為傳世哥窯屬于宋代官辦瓷窯。長期以來，人們主要是根據(jù)文獻(xiàn)記載和傳世實物對其進(jìn)行研究。南宋人葉寘的《坦齋筆衡》明確指出南宋官辦瓷窯有兩個：一是郊壇下官窯，其窯址已在杭州烏龜山被發(fā)現(xiàn)；另一個是修內(nèi)司官窯，其窯址至今未發(fā)現(xiàn)。有學(xué)者根據(jù)刊于明洪武二十年的曹昭的《格古要論》中對修內(nèi)司官窯特征的記載，認(rèn)為傳世哥窯即宋代修內(nèi)司官窯。SchoolofMaterialsScienceandEngineering青花瓷又稱白地青花瓷器，英文名blueandwhiteporcelain，它是用含氧化鈷的鈷礦為原料，在陶瓷坯體上描繪紋飾，再罩上一層透明釉，經(jīng)高溫還原焰一次燒成。釉下彩的一種。鈷料燒成后呈藍(lán)色，具有著色力強(qiáng)、發(fā)色鮮艷、燒成率高、呈色穩(wěn)定的特點。目前發(fā)現(xiàn)最早的青花瓷標(biāo)本是唐代的(也有學(xué)者稱唐青花并非青花瓷）；成熟的青花瓷器出現(xiàn)在元代；明代青花成為瓷器的主流；清康熙時發(fā)展到了頂峰。明清時期，還創(chuàng)燒了青花五彩、孔雀綠釉青花、豆青釉青花、青花紅彩、黃地青花、哥釉青花等品種。與古代其他瓷器差異：加高嶺土，器形大

SchoolofMaterialsScienceandEngineering名為“鬼谷下山”的14世紀(jì)元代青花瓷罐以1568.8萬英鎊，合人民幣2.3億元的價格成交?？春么斯薜囊晃慌_灣買主出價到1000萬英鎊，但終不敵西方藏家，最后被一位英國藏家以2.3億元的價格收入囊中。

就是這件青花瓷罐拍賣出了約合人民幣2.3億元的亞洲藝術(shù)品最高價SchoolofMaterialsScienceandEngineering先進(jìn)陶瓷與傳統(tǒng)陶瓷材料傳統(tǒng)陶瓷：采用石英、長石和粘土等自然界中存在的礦物為原料，經(jīng)過粉碎、混合、磨細(xì)、成形、干燥、燒成等傳統(tǒng)工藝制成。包括：陶瓷器、玻璃、水泥和耐火材料。先進(jìn)陶瓷：采用微米或亞微米級高純?nèi)斯ず铣傻难趸?、碳化物、碳化物、硼化物、硅化物、硫化物等無機(jī)非金屬物質(zhì)為原料，采用精密控制的成形與燒結(jié)工藝制成，其性能遠(yuǎn)優(yōu)于傳統(tǒng)陶瓷。還有其他的稱呼方式：新型陶瓷、特種陶瓷、工程陶瓷、現(xiàn)代陶瓷。。。。。。12.1陶瓷材料概述SchoolofMaterialsScienceandEngineering先進(jìn)陶瓷與傳統(tǒng)陶瓷主要區(qū)別：在原料上，突破了傳統(tǒng)陶瓷以粘土為主要原料界限，一般以高純?nèi)斯ず铣傻难趸?、氮化物、硅化物、硼化物、碳化物等為主要原料；在成分上，傳統(tǒng)陶瓷的組成由粘土的成分決定，不同產(chǎn)地和爐窖的陶瓷有不同質(zhì)地。先進(jìn)陶瓷的原料為化合物，成分可由人工配比決定；在制備工藝上，成形采用熱壓鑄、壓力澆注、冷等靜壓、注射成型、氣相沉積、浸漬等新工藝，燒成上突破了傳統(tǒng)陶瓷以爐窖為主要生產(chǎn)手段的界限；SchoolofMaterialsScienceandEngineering在加工上，傳統(tǒng)陶瓷一般不需要二次加工。先進(jìn)陶瓷燒成后能夠進(jìn)行切割、打孔、磨削、研磨，以及拋光等精密加工和鍍膜處理；在性能上，先進(jìn)陶瓷具有不同的特殊性質(zhì)和功能，如高強(qiáng)度、耐腐蝕、導(dǎo)電、絕緣，以及在磁、電、光、聲、生物工程各方面具有的特殊功能。SchoolofMaterialsScienceandEngineering陶瓷材料分類：按化學(xué)成分分為：氧化物和非氧化物陶瓷。按用途分為：結(jié)構(gòu)陶瓷和功能陶瓷SchoolofMaterialsScienceandEngineering按使用原料分為：普通陶瓷和特種陶瓷SchoolofMaterialsScienceandEngineering12.2陶瓷材料的幾種典型結(jié)構(gòu)離子晶體陶瓷結(jié)構(gòu)共價晶體陶瓷結(jié)構(gòu)非晶形陶瓷結(jié)構(gòu)SchoolofMaterialsScienceandEngineering12.2.1離子晶體陶瓷結(jié)構(gòu)MgO、NiO、FeO具有典型的NaCl結(jié)構(gòu)。屬于面心立方點陣，負(fù)離子占點陣位置，正離子占八面體間隙，配位數(shù)為6。每個晶胞4個負(fù)離子，4個正離子。ZrO2、VO2、ThO2具有典型的CaF2結(jié)構(gòu)。屬于面心立方點陣，負(fù)離子位于所有四面體間隙位置，正離子占點陣位置，配位數(shù)為4。SchoolofMaterialsScienceandEngineeringAl2O3、Cr2O3等屬于剛玉結(jié)構(gòu)型。氧離子占密排六方結(jié)點位置，鋁離子配置在氧離子組成的八面體間隙中。每個晶胞含有6個氧離子，4個鋁離子。CaTiO3、BaTiO3、PbTiO3屬于鈣鈦礦型結(jié)構(gòu)。原子半徑較大的鈣離子與氧離子作立方最密堆積，半徑較小的鈦離子位于氧八面體間隙中，構(gòu)成鈦氧八面體[TiO6]。每個晶胞中有1個鈦離子，1個鈣離子，3個氧離子。SchoolofMaterialsScienceandEngineering12.2.2共價晶體陶瓷結(jié)構(gòu)SiC結(jié)構(gòu)與金剛石結(jié)構(gòu)類似，只是將位于四面體間隙的碳原子全部換成了硅原子。屬于面心立方點陣，單抱擁有硅、碳原子各四個。SiO2也屬于面心立方點陣，每個硅原子被4個氧原子包圍形成[SiO4]四面體結(jié)構(gòu)，各個四面體之間又都以共有頂點的氧原子互相連接。SchoolofMaterialsScienceandEngineeringSchoolofMaterialsScienceandEngineering12.2.3非晶(amorphous)型陶瓷結(jié)構(gòu)在硅酸鹽的基本結(jié)構(gòu)[SiO4]四面體中的氧原子，其最外層的電子不是8個，而是7個。氧原子為了克服這種電子的不足，可以從金屬那里獲得電子，或者每個氧原子再和另一個硅原子共用一對電子對，形成多面體群。每個氧原子都是搭橋原子，連接兩個硅原子。SchoolofMaterialsScienceandEngineering陶瓷材料主要是離子鍵與共價鍵化合物。晶體結(jié)構(gòu)中也存在位錯，比如金剛石結(jié)構(gòu)的滑移面為{111}、全位錯的柏氏矢量為1/2[110]。陶瓷材料共價鍵結(jié)合力強(qiáng)，點陣阻力大，使位錯難移運(yùn)動。同時共價鍵具有方向性，相對位移會破壞共價鍵，故共價陶瓷是脆性的，但具有極高的硬度和熔點。陶瓷材料離子型晶體中，位錯的運(yùn)動需正負(fù)離子成對跨過滑移面，靜電作用很強(qiáng)，一般不能滑移，故也是脆性的。SchoolofMaterialsScienceandEngineering12.3陶瓷材料的顯微結(jié)構(gòu)陶瓷的顯微結(jié)構(gòu)是決定其各種性能的最基本因素之一。主要包括不同的晶相和玻璃相，晶粒的大小和形狀，氣孔的尺寸及數(shù)量，微裂紋的存在形式及分布。1、晶相2、玻璃相3、氣相（氣孔）SchoolofMaterialsScienceandEngineering12.3.1晶粒陶瓷材料主要由取向各異的晶粒構(gòu)成，晶相的性能可以表征材料的特性。例如：Al2O3晶體是一種結(jié)構(gòu)緊密，離子鍵強(qiáng)度很大的晶體。剛玉瓷具有高強(qiáng)度、耐高溫、絕緣性好、耐腐蝕等優(yōu)點。決定了SchoolofMaterialsScienceandEngineering晶粒的大小對材料的性能有重要影響保溫時間越短晶粒尺寸越小強(qiáng)度越高SchoolofMaterialsScienceandEngineering晶粒的形狀對材料的性能影響也很大。例如：α－Si3N4陶瓷的晶粒呈針狀，β－Si3N4陶瓷的晶粒呈顆粒狀或短干狀，前者的抗折強(qiáng)度比后者幾乎高一倍。陶瓷在燒結(jié)后的冷卻過程中，在晶界上會產(chǎn)生很大的應(yīng)力，晶粒越大，晶界應(yīng)力越大，對于大晶粒甚至可出現(xiàn)貫穿裂紋。斷裂應(yīng)力與裂紋尺寸的平方根成反比，陶瓷材料中已存在裂紋，將會大大降低斷裂強(qiáng)度。SchoolofMaterialsScienceandEngineering12.3.2玻璃相玻璃相是陶瓷燒結(jié)時各組成物質(zhì)及雜質(zhì)產(chǎn)生的一系列物理、化學(xué)變化后形成的一種非晶態(tài)物質(zhì)，它的結(jié)構(gòu)是由離子多面體（如硅氧四面體[SiO4]）構(gòu)成的短程有序排列的空間網(wǎng)絡(luò)。玻璃相的作用是粘結(jié)分散的晶相，抑制晶粒的長大和填充氣孔。玻璃相熔點低、熱穩(wěn)定性差，導(dǎo)致陶瓷在高溫下產(chǎn)生蠕變。工業(yè)中玻璃相的含量一般在20％－40％，特殊情況下可達(dá)60％。SchoolofMaterialsScienceandEngineering12.3.3氣相氣相指陶瓷空隙中的氣體即氣孔，是陶瓷生產(chǎn)過程中形成，并被保留下來的。氣孔對陶瓷性能有著顯著的影響，有利的一方面：它使陶瓷密度減小，并能減振；但是會使陶瓷強(qiáng)度下降，介電耗損增大，電擊穿強(qiáng)度下降，絕緣性降低。生產(chǎn)中一般控制氣孔體積分?jǐn)?shù)為：5％－10％，氣孔細(xì)小呈球形，分布均勻。保溫材料和過濾多孔陶瓷等氣孔率可達(dá)60％。SchoolofMaterialsScienceandEngineering(1)原料制備（揀選，破碎，磨細(xì)，混合）普通陶瓷（粘土，石英，長石等天然材料）特種陶瓷（人工的化學(xué)或化工原料---各種化合物如氧、碳、氮、硼化合物）(2)坯料的成形（可塑成形，注漿成形，壓制成形）將坯料用一定工具或模具制成一定形狀、尺寸、密度和強(qiáng)度的制品坯型（亦稱生坯）。(3)燒成或燒結(jié)

生坯經(jīng)初步干燥后，進(jìn)行涂釉燒結(jié)或直接燒結(jié)。高溫?zé)Y(jié)時，陶瓷內(nèi)部會發(fā)生一系列物理化學(xué)變化及相變，如體積減小，密度增加，強(qiáng)度、硬度提高，晶粒發(fā)生相變等，使陶瓷制品達(dá)到所要求的物理性能和力學(xué)性能。12.4陶瓷材料制造工藝SchoolofMaterialsScienceandEngineering12.4.1原料制備采用天然的巖石、礦物、粘土等作為原料，要經(jīng)過以下過程：原料粉碎→精選（除去雜質(zhì)）→磨細(xì)配料（保證制品性能）→脫水（控制坯料水分）→練坯、陳腐（去除空氣）當(dāng)采用高純度可控的人工合成粉狀化合物作原料時，在坯料制備之前如何獲得成分、純度及粒度均達(dá)到要求的粉狀化合物是制備坯料的關(guān)鍵。微米陶瓷、納米陶瓷的制造成功均與粉狀化合物的制備有關(guān)。原料經(jīng)過坯料制備以后，根據(jù)成型工藝要求，可以是粉料、漿料或可塑泥團(tuán)。SchoolofMaterialsScienceandEngineering12.4.2成型可塑法——又叫塑性料團(tuán)成型法，坯料中加入一定量的水分或塑化劑，使之成為具有良好塑性的料團(tuán)，通過手工或機(jī)械成型。注漿法——把原料配制成漿料，注入模具中成型。壓制法——又叫粉料成型法，是將含有一定水分和添加劑的粉料，在金屬模具中用較高的壓力壓制成型，與粉末冶金成型方法完全一樣。SchoolofMaterialsScienceandEngineering12.4.3燒結(jié)陶瓷生坯在加熱過程中不斷收縮，并在低于熔點溫度下形成致密、堅硬的具有某種顯微結(jié)構(gòu)的多晶體燒結(jié)體，這種過程成為燒結(jié)。燒結(jié)時，會同時發(fā)生晶粒尺寸及其外形的變化，氣孔的尺寸和外形也會發(fā)生變化。如右圖所示SchoolofMaterialsScienceandEngineering常見的燒結(jié)方法：熱壓或熱等靜壓法——在壓力和溫度的聯(lián)合作用下，使之燒結(jié)，特點：燒結(jié)速度快，致密度高，由于燒結(jié)時間短，晶粒來不及長大，因此具有良好的力學(xué)性能。液相燒結(jié)法——加入第二相粒子，使玻璃相沿個顆粒的接觸界面分布，原子通過液體擴(kuò)散傳輸，擴(kuò)散系數(shù)大，使燒結(jié)速度加快反應(yīng)燒結(jié)——燒結(jié)過程中伴有固相反應(yīng)過程。如Si3N4陶瓷的燒結(jié)。3Si＋2N2Si3N4SchoolofMaterialsScienceandEngineering12.5陶瓷材料性能(1)硬度是各類材料中最高的；(2)剛度是各類材料中最高的；(3)強(qiáng)度理論強(qiáng)度很高，由于晶界的存在，實際強(qiáng)度比理論值低的多。耐壓（抗壓強(qiáng)度高），抗彎（抗彎強(qiáng)度高），不耐拉（抗拉強(qiáng)度很低，比抗壓強(qiáng)度低一個數(shù)量級）較高的高溫強(qiáng)度；(4)

塑性：在室溫幾乎沒有塑性；(5)韌性差，脆性大。是陶瓷的最大缺點；(6)

熱膨脹性低。導(dǎo)熱性差，為較好的絕熱材料；SchoolofMaterialsScienceandEngineering(7)

熱穩(wěn)定性—抗熱振性（在不同溫度范圍波動時的壽命）急冷到水中不破裂所能承受的最高溫度。陶瓷的抗熱振性很低（比金屬低的多，日用陶瓷220℃）(8)

化學(xué)穩(wěn)定性：耐高溫，耐火，不可燃燒，抗蝕（抗液體金屬、酸、堿、鹽）(9)

導(dǎo)電性—大多數(shù)是良好的絕緣體，同時也有不少半導(dǎo)體（NiO，F(xiàn)e3O4等）(10)其它：不可燃燒，高耐熱，不老化，溫度急變抗力低。SchoolofMaterialsScienceandEngineering12.5.1陶瓷材料的脆性陶瓷材料脆性的直觀表現(xiàn)是抗機(jī)械沖擊性差，抗溫度急變性差。陶瓷材料的理論屈服強(qiáng)度雖然很高，但實際斷裂強(qiáng)度都很低，這是由于陶瓷內(nèi)存在大量微裂紋，一起應(yīng)力集中有關(guān)。陶瓷的抗壓強(qiáng)度為抗拉強(qiáng)度的15倍。這是因為壓縮時，裂紋閉合或者緩慢擴(kuò)展；而拉伸時，裂紋達(dá)到臨界尺寸就將失穩(wěn)，立即斷裂。SchoolofMaterialsScienceandEngineering12.5.2改善陶瓷脆性的途徑1.降低陶瓷的裂紋尺寸根據(jù)公式：可知，斷裂強(qiáng)度σ與斷裂尺寸的平方根成反比（a為斷裂尺寸的一半），斷裂尺寸越大，斷裂強(qiáng)度越低。提高強(qiáng)度的辦法為：獲得細(xì)小晶粒，防止晶界應(yīng)力過大產(chǎn)生裂紋，并可降低裂紋尺寸。此外，降低氣孔所占分?jǐn)?shù)和氣孔尺寸也可提高材料的強(qiáng)度。SchoolofMaterialsScienceandEngineering2.陶瓷的相變增韌在相轉(zhuǎn)變溫度1000℃上下循環(huán)加熱和冷卻，可以使純ZrO2變?yōu)榉勰?，再加入一定量的CaO，得到如圖所示中的①單斜ZrO2＋立方ZrO2區(qū)。對部分穩(wěn)定化的ZrO2材料，加熱到高溫變?yōu)棰谡絑rO2＋立方ZrO2，冷卻時發(fā)生正方ZrO2向單斜ZrO2轉(zhuǎn)變，使陶瓷韌性大為增加，這就是陶瓷相變增韌機(jī)理。①②SchoolofMaterialsScienceandEngineering相變增韌也可適用于不同陶瓷基體中。下圖就是四種陶瓷添加ZrO2后對斷裂韌性影響的示意圖。SchoolofMaterialsScienceandEngineering3.纖維補(bǔ)強(qiáng)利用強(qiáng)度及彈性模量均較高的纖維，使之均勻分布于陶瓷基體中。當(dāng)這種復(fù)合材料受到外加負(fù)荷時，可將一部分負(fù)荷傳遞到纖維上去，減輕了陶瓷本身的負(fù)擔(dān)，其次，瓷體中的纖維可阻止裂紋的擴(kuò)展，從而改善陶瓷材料的脆性。SchoolofMaterialsScienceandEngineering12.6工程陶瓷簡介普通陶瓷日用陶瓷建筑陶瓷電工陶瓷化工陶瓷特種陶瓷氧化物陶瓷非氧化物陶瓷SchoolofMaterialsScienceandEngineering12.6.1普通陶瓷普通陶瓷是用粘土（clay）、長石（feldspar)、石英

(silica)為原料，經(jīng)配料，成型，燒結(jié)而制成的.組織中主晶相為莫來石（andalusite）占25－30％，次晶相為SiO2；玻璃相占35－60％，是以長石為溶劑，再高溫下溶解一定量的粘土和石英而形成的液相冷卻后得到的；氣相占1-3％。優(yōu)點：質(zhì)地硬，不導(dǎo)電，耐高溫，加工成型性好，成本低缺點：含較多的玻璃相，高溫下易軟化，強(qiáng)度較低。SchoolofMaterialsScienceandEngineering普通陶瓷特點及應(yīng)用1.日用陶瓷性能要求：白度，光潔度，熱穩(wěn)定性，機(jī)械強(qiáng)度，熱穩(wěn)定性用途：日用器皿，工藝品藝術(shù)品等2.建筑陶瓷性能要求：強(qiáng)度，熱穩(wěn)定性用途：地面，墻壁，管道，衛(wèi)生潔具等.SchoolofMaterialsScienceandEngineering3.電工陶瓷（高壓瓷）性能要求：強(qiáng)度，介電性能和熱穩(wěn)定性.

用途：隔電，支持及連接，絕緣器件（1）導(dǎo)電陶瓷眾所周知，通常陶瓷不導(dǎo)電，是良好的絕緣體。例如在氧化物陶瓷中，原子的外層電子通常受到原子核的吸引力，被束縛在各自原子的周圍，不能自由運(yùn)動。所以氧化物陶瓷通常是不導(dǎo)電的絕緣體。然而，某些氧化物陶瓷加熱時，處于原子外層的電子可以獲得足夠的能量，以便克服原子核對它的吸引力，而成為可以自由運(yùn)動的自由電子，這種陶瓷就變成導(dǎo)電陶瓷。SchoolofMaterialsScienceandEngineering現(xiàn)在已經(jīng)研制出多種可在高溫環(huán)境下應(yīng)用的高溫電子導(dǎo)電陶瓷材料：碳化硅陶瓷的最高使用溫度為1450℃，二硅化鉬陶瓷的最高使用溫度為1650℃，氧化鋯陶瓷的最高使用溫度為2000℃，氧化釷陶瓷的最高使用溫度高達(dá)2500℃。具有質(zhì)子導(dǎo)電性的陶瓷目前已發(fā)現(xiàn)許多種，但作為實用材料，要求在較寬的溫度和濕度范圍內(nèi)具有穩(wěn)定的物理和化學(xué)性能，導(dǎo)電率高、適于高溫工作及成本低等。（2）半導(dǎo)體陶瓷具有半導(dǎo)體特性、電導(dǎo)率約在10-6～105S/m的陶瓷。半導(dǎo)體陶瓷的電導(dǎo)率因外界條件（溫度、光照、電場、氣氛和溫度等）的變化而發(fā)生顯著的變化，因此可以將外界環(huán)境的物理量變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?，制成各種用途的敏感元件。SchoolofMaterialsScienceandEngineering半導(dǎo)體陶瓷生產(chǎn)工藝的共同特點是必須經(jīng)過半導(dǎo)化過程。半導(dǎo)化過程可通過摻雜不等價離子取代部分主晶相離子(例如，BaTiO3中的Ba2+被La3+取代)，使晶格產(chǎn)生缺陷，形成施主或受主能級，以得到n型或p型的半導(dǎo)體陶瓷。另一種方法是控制燒成氣氛、燒結(jié)溫度和冷卻過程。例如氧化氣氛可以造成氧過剩，還原氣氛可以造成氧不足，這樣可使化合物的組成偏離化學(xué)計量而達(dá)到半導(dǎo)化。半導(dǎo)體陶瓷敏感材料的生產(chǎn)工藝簡單，成本低廉，體積小，用途廣泛。（3）超導(dǎo)陶瓷具有超導(dǎo)性的陶瓷材料。其主要特性是在一定臨界溫度下電阻為零即所謂零阻現(xiàn)象