第一节 结构陶瓷

第二节 功能陶瓷

第三节 陶瓷耐火材料

第四节 玻 璃

第七章 典型的陶瓷材料

第一节 结构陶瓷

陶瓷的分类

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）

复合陶瓷（ 3Al2O3·2SiO2( 莫来石 ) 等

）

按成分按成分分 类分 类

普通陶瓷（硅酸盐材料）

特种陶瓷（人工合成材料）按原料分类按原料分类

结构陶瓷功能陶瓷陶瓷耐火材料玻 璃

按用途分类按用途分类

晶体结构晶体结构

氧化铝有十多种同素异构体，但常见的主要有三种：

α-Al2O3 、 β-Al2O3 、 γ-Al2O3 。

γ-Al2O3 属于尖晶石型（立方）结构，高温时不稳定，

在 1600℃转变为 α-Al2O3 。 α-Al2O3 属于六方系，稳定

性好，在熔点 2050 ℃之前不发生晶型转变。

氧化铝陶瓷 Al2O3 ＋少量 SiO2 。根据 Al2O3 含量可分为刚玉 -

莫来

瓷（ 75 瓷， wAl2O3=75% ）和刚玉瓷（ 95 瓷， 99 瓷）。

制备方法制备方法：：

原料煅烧 配料 球磨 成形 烧结

性能与应 用性能与应 用：：

1 ）高强度、高温稳定性：装饰瓷，喷嘴、火箭、导弹

的导流罩 ；

2 ）高硬度、高耐磨性：切削工具，模具，磨料，轴承

，人造宝石；

3 ）低的介电损耗、高电阻率、高绝缘性：火花塞，电

路基板，管座；

4 ）熔点高、抗腐蚀：耐火材料，坩埚，炉管，热电偶

保护套等；

5 ）离子导电性：太阳能电池材料和蓄电池材料等。

6 ）生物相容性：还可用于制作人工骨骼和人造关节等

。

晶体结构晶体结构

氧化锆陶瓷

m-ZrO2 ：单斜晶系（＜ 1170℃）

t- ZrO2 ：四方晶系（ 1170 ～ 2370 ℃

）

c-ZrO2 ：立方晶系（ 2370 ～ 2715 ℃

）

备注：氧化锆熔点为 2715 ℃。

性能与应用性能与应用

1 ）热导率小，化学稳定性好、耐腐蚀性高：可用于高

温绝缘材料、耐火材料，如熔炼铂和铑等金属的坩埚、

喷嘴、阀心、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、高尔夫球棍头等。

3 ）具有敏感特性：可做气敏元件，还可作为高温燃料

电池固体电解隔膜、钢液测氧探头等。

碳化硅陶瓷 以 SiC 为主要成分的陶瓷。

具有很高的高温强度，在 1400℃时抗弯强度仍保持

在 500 ～ 600MPa ，工作温度可达 1700℃；有很好的热稳

定性、抗蠕变性、耐磨性、耐蚀性，良好的导热性、耐

辐射性。

制作火箭尾喷管喷嘴、浇注金属的浇道口、轴承、

轴套、密封阀片、轧钢用导轮、内燃机器件、热电偶保

护套管、炉管、核燃料包封材料等。

氮化硅陶瓷 以 Si3N4 为主要成分的陶瓷。

氮化硅陶瓷具有很高的硬度，摩擦系数小，耐磨

性好，抗热振性大大高于其它陶瓷。它具有优良的化学

稳定性，能耐除氢氟酸、氢氧化钠外的其他酸和碱性溶

液的腐蚀，以及抗熔融金属的侵蚀。它还具有优良的绝

缘性能。

用于制造切削刀具、高温轴承、泵密封环、热电

偶保护套、缸套、活塞顶、电磁泵管道和阀门等。

第二节 功能陶瓷 铁电陶瓷 有些陶瓷的晶粒排列是不规则的，但在外电场作用

下，不同取向的电畴开始转向电场方向，材料出现自发

极化，在电场方向呈显一定电场强度，这类陶瓷称为铁

电陶瓷，广泛应用的铁电材料有钛酸钡、钛酸铅、锆酸

铝等。

铁电陶瓷应用最多的是铁电陶瓷电容器，还可用于

制造压电元件、热释电元件、电光元件、电热器件等。

压电陶瓷 铁电陶瓷在外加电场作用下出现宏观的压电效应，称为压电陶瓷。目前所用的压电陶瓷主要有钛酸钡、钛酸铅、锆酸铝、锆钛酸铅等。

压电陶瓷在工业、国防及日常生活中应用十分广泛。如压电换能器、压电马达、压电变压器、电声转换器件等。利用压电效应将机械能转换为电能或把电能转换为机械能的元件称为换能器。

氧化锆固体电解质陶瓷

ZrO2中加入 CaO 、 Y2O3 等后，提供了氧离子扩

散的通道，所以为氧离子导体。氧化锆固体电解质陶瓷主要用于氧敏传感器和高温燃料电池的固体电解质。

生物陶瓷 氧化铝陶瓷和氧化锆陶瓷与生物肌体有较好的相容

性，耐腐蚀性和耐磨性能都较好，因此常用于生物体中承受载荷部位的矫形整修，如人造骨骼等。

导电性介于导电和绝缘介质之间的陶瓷材料。主要

有钛酸钡陶瓷，具有正电阻温度系数，应用非常广泛。如用于电动机、收录机、计算机、复印机、变压器、烘干机、暖风机、电烙铁、彩电消磁、燃料的发热体、阻风门、化油器、功率计、线路温度补偿等。

半导体陶瓷

第三节 陶瓷耐火材料

陶瓷耐火材料的重要性能指标是：低温强度、高温

强度、体密度、孔隙率等。

酸性耐火材料（以 SiO2 、 Al2O3 为主）

碱性耐火材料（如 MgO 、 CaO 等）

分类分类

第四节 玻 璃

主 要主 要原 料原 料

反应反应条件条件 玻璃窑中发生的主要反应玻璃窑中发生的主要反应 成分成分

纯碱

石灰石

石英高 温

Na2CO3+SiO2 = Na2SiO3+CO2

CaCO3+SiO2 = CaSiO3+CO2

Na2SiO3

CaSiO3

SiO2

玻璃是介于结晶态和无定型态之间的一种物质状态，

称为玻璃态物质。

种 类种 类 特 性特 性 用 途用 途普通玻璃普通玻璃 再高温下易软化再高温下易软化 窗玻璃、玻璃瓶、玻璃杯等窗玻璃、玻璃瓶、玻璃杯等石英玻璃石英玻璃 膨胀系数小，耐酸碱，膨胀系数小，耐酸碱，

强度大，滤光强度大，滤光化学仪器，高压水银灯，紫化学仪器，高压水银灯，紫外灯，光导纤维，压电晶体外灯，光导纤维，压电晶体等等

光学玻璃光学玻璃 透光性能好，有折光透光性能好，有折光和色散性和色散性

眼镜片，照相机，显微镜，眼镜片，照相机，显微镜，望远镜用凸凹透镜等光学仪望远镜用凸凹透镜等光学仪器器

玻璃纤维玻璃纤维 耐腐蚀，不怕烧，不耐腐蚀，不怕烧，不导电，不吸水，隔热，导电，不吸水，隔热，吸声，防蛀虫吸声，防蛀虫

太空飞行员的衣服，玻璃钢太空飞行员的衣服，玻璃钢等等

钢化玻璃钢化玻璃 耐高温，耐腐蚀，强耐高温，耐腐蚀，强度大，质轻，抗震裂度大，质轻，抗震裂

运动器材，微波通讯器材，运动器材，微波通讯器材，汽车，火车窗玻璃等汽车，火车窗玻璃等

几种玻璃的特性和用途

石英玻璃

玻璃纤维