陶瓷材料是由天然或合成化合物經(jīng)過(guò)成形和高溫?zé)Y(jié)，制成的一種無(wú)機(jī)非金屬材料，是非金屬材料之后人們所關(guān)注的無(wú)機(jī)非金屬材料中最重要的材料之一。它兼有金屬材料和高分子材料的共同優(yōu)點(diǎn)，在不斷改性的過(guò)程中，已經(jīng)使其易碎性得到很大的改善。陶瓷材料以其優(yōu)異的性能在材料領(lǐng)域獨(dú)樹(shù)一幟，受到人們的高度重視，在未來(lái)的社會(huì)發(fā)展中將發(fā)揮非常重要的作用。

陶瓷材料又分為普通陶瓷材料、納米陶瓷和特種陶瓷材料等。氧化物陶瓷和氮化物陶瓷同屬于特種陶瓷。

氧化物陶瓷

氧化物陶瓷是由一種或數(shù)種氧化物制成的陶瓷。按組分可分為單一氧化物陶瓷，如氧化鋁、氧化鈹、二氧化鈦陶瓷等。復(fù)合氧化物陶瓷，如尖晶石，莫來(lái)石等。

氧化物陶瓷通常具有較高的熔融溫度，在氧化氣氛中非常穩(wěn)定。其具有較高的機(jī)械強(qiáng)度、電絕緣性能和化學(xué)穩(wěn)定性。除氧化鈹陶瓷外，其導(dǎo)熱性較低。通常采用超細(xì)粉配料并加入少量燒結(jié)促進(jìn)劑和改性添加劑。

氧化物陶瓷按制品形狀及性能要求可采用熱壓鑄、干壓、等靜壓、流延、擠制、注漿等多種成型方法。大多數(shù)制品在氧化氣氛中燒成，有時(shí)也采用真空、氫氣或控制氣氛燒結(jié)。其制備過(guò)程包括預(yù)燒、配方、磨細(xì)、成型和燒結(jié)等步驟。

在陶瓷材料中，氧化鋁陶瓷是使用最為廣泛的材料之一。氧化鋁陶瓷具有機(jī)械強(qiáng)度高，絕緣電阻大，硬度高，耐磨、耐腐蝕及耐高溫等一系列優(yōu)良性能，其廣泛應(yīng)用于陶瓷、紡織、石油、化工、建筑及電子等各個(gè)行業(yè)，是目前氧化物陶瓷中用途最廣、產(chǎn)銷(xiāo)量最大的陶瓷新材。

氮化物陶瓷

氮化物陶瓷是氮與金屬或非金屬元素以共價(jià)鍵相結(jié)合的難熔化合物為主要成分的陶瓷。

應(yīng)用較廣的陶瓷有四氮化三硅、氮化硼、氮化鋁等陶瓷。其中以四氮化三硅陶瓷的抗氧化能力最佳，1400℃時(shí)開(kāi)始活性氧化，抗化學(xué)腐蝕性很好。有的還具有特殊的機(jī)械、介電或?qū)嵝阅?。和氧化物相比，氮化物抗氧化能力較差，從而限制了其在空氣中的應(yīng)用。

氮化物陶瓷的燒結(jié)較困難。因此其生產(chǎn)成本比氧化物陶瓷高。制作時(shí)需先制出優(yōu)質(zhì)粉末原料，然后采用氮化反應(yīng)燒結(jié)法和熱壓燒結(jié)法、熱等靜壓燒結(jié)法等制成陶瓷制品。

氮化物陶瓷具有極其優(yōu)良的耐化學(xué)腐蝕性能，是制造各種易腐蝕部件的好材料。它能耐幾乎所有的無(wú)機(jī)酸(氫氟酸除外)和30%以下的燒堿溶液，也能耐很多有機(jī)物質(zhì)的侵蝕。所以可用作制造坩堝、球閥、高溫密封閥、各類(lèi)水泵的密封件等。

氮化物陶瓷還是一種很好的電絕緣材料，它的電絕緣性能可以和氧化鋁陶瓷相比。它還有透微波的性能，可以用作雷達(dá)天線(xiàn)罩。它的介電性能隨溫度的變化甚小，在高溫下至少可用到550°C。它的抗熱震性能在各類(lèi)陶瓷中是比較優(yōu)越的，這使它可以在六個(gè)馬赫(即六倍于音速)，甚至于可在七個(gè)馬赫的飛行速度下使用，是制造火箭噴嘴和透平葉片的合適材料。

Si3N4結(jié)構(gòu)陶瓷材料具有許多優(yōu)異的性能，但其致命的弱點(diǎn)就是其脆性。它不像金屬那樣具有塑性變形的能力、具有可滑移的位錯(cuò)系統(tǒng)，當(dāng)外加能量超過(guò)一定的限度時(shí)，它只有以形成新的表面來(lái)消耗外加能量，即在陶瓷體內(nèi)形成新的裂紋表面導(dǎo)致災(zāi)難性破壞。因此，改善和提高陶瓷材料的韌性成為研究者共同關(guān)注的課題。目前，Si3N4結(jié)構(gòu)陶瓷的增韌途徑主要有顆粒增韌、晶須或纖維增韌、ZrO2相變?cè)鲰g及柱狀Si3N4晶粒的自增韌等四種途徑。此外Si3N4陶瓷的制作成本相對(duì)較高，使其難以迅速推廣使用，應(yīng)積極研究Si3N4陶瓷的低成本制作途徑，加速其產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。

參考來(lái)源：

黃菲. 氧化物陶瓷剖析

王波. 高性能多孔氮化物陶瓷的組織設(shè)計(jì)與制備

劉永勝. 氮化物陶瓷系高溫透波材料的研究進(jìn)展