先进陶瓷材料

功能陶瓷材料及其应用研究进展

发布时间：2008-02-29 https://www.sodocs.net/doc/e65310162.html,/

多层压电变压器及其背光电源具有高功率密度、高转换效率、薄型化和低成本等特点。基于缺陷化学原理和无晶粒长大的致密化烧结动力学，制备了亚微米/纳米晶钛酸钡基陶瓷及其薄层化*金属内电极mlcc。研制了低烧铁氧体材料及其片式电感器。介绍了压电陶瓷超声徽马达的结构与特性。功能陶瓷是具有电、磁、声、光、热、力、化学或生物功能等的介质材料。功能陶瓷材料种类繁多，用途广泛，主要包括铁电、压电、介电、热释电、半导体、电光和磁性等功能各异的新型陶瓷材料。它是电子信息、集成电路、移动通信、能源技术和国防军工等现代高新技术领域的重要基础材料。

功能陶瓷及其新型电子元器件对信息产业的发展和综合国力的增强具有

重要的战略意义。电子信息技术的集成化和微型化的发展趋势，推动电子技术产品日益向微型、轻量、薄型、多功能和高可*的方向发展。功能陶瓷元器件多层化、片式化、集成化、模块化和多功能化以及高性能低成本是其发展的总趋势。本文着重介绍部分功能陶瓷及其片式元器件应用研究的新进展。

1.铁电陶瓷及其高性能片式元器件多层片式陶瓷电容器(mlcc)是一种量大面广的重要电子元器件，广泛用于电子信息产品的各种表面贴装电路中。大容量、薄层化、低成本、高可*等是mlcc发展的主要方向。mlcc是陶瓷介质材料、相关辅助材料以及精细制备工艺相结合的高技术产品。

陶瓷介质材料是影响mlcc诸多性能的关键因素。钛酸钡铁电陶瓷是mlcc 的主流材料。它在居里点附近虽然有较高的介电常数，但其温度变化率也较大。温度稳定型x7r mlcc是一种有广泛而重要用途的片式元件。如何保证高介电常数与低容温变化率兼优是一个技术难题。研究结果表明:通过添加物复合掺杂，控制烧结过程以形成化学成分不均匀的“芯(铁电相)-壳(顺电相)”结构，所制备的钛酸钡基x7r502 mlcc材料的室温介电常数可达5000左右，室温介电损耗小于1%，电阻率为1011ω?m。，击穿场强高于5 kv/mm，容温变化率小于或等于士10%。它为制备军用高可*大容量x7r mlcc提供了关键新材料。

发展新一代超薄型大容量*金属内电极mlcc对陶瓷材料和制备工艺提出了许多科学与技术方面的问题。mlcc的层厚由原来的几十微米降到几微米，甚至1-3μm。这对陶瓷介质材料的晶粒尺寸及微观结构的控制提出更高要求，即需要制备亚微米/纳米晶钛酸钡陶瓷。采用ni*金属内电极(base metal electrode, bme )制备mlcc,必须研制抗还原烧结钛酸钡陶瓷介质材料。由于ni/ni0的平衡氧分压很低，ni电极在氧化气氛中烧结极易氧化而失去电极作用。解决钛酸钡陶瓷在低氧分压气氛烧结而不被还原的缺陷化学原理为bme mlcc的实用化和产业化提供了理论与技术指导。

近年来，bme mlcc的产业化规模及其在片式多层陶瓷电容器的市场占有率不断增大，应用于高端产品的材料和技术仍是当前bme mlcc的研究热点和难点。采用高品质钛酸钡粉体和受主、施主以及稀土掺杂，通过独特的烧结工艺，制备了高性能亚微米晶钛酸钡x7r(302)抗还原瓷料。陶瓷晶粒100-400nm，室温介电常数2000-3600，击穿场强l0kv/mm，绝缘电阻率为1010ω?m，容温变化率小于或等于±12%,室温介电损耗小于0. 8%。所研制的x7r 302亚微米晶(300nm )*

金属mlcc具有细晶、高介电常数和高的耐压特性，为新一代薄层化bme mlcc

提供了关键材料与技术。

2 压电陶瓷及其新型压电元器件基于过渡液相烧结机制，通过精选材料组成体系和添加物改性，研制了一系列高性能与低温烧结兼优的压电陶瓷材料。其中铌镁-锭镍-锆钛酸铅(pmn一pnn一pzt)四元系压电陶瓷通过添加适量lico3，和zno，烧结温度降至820一960℃，材料仍有很好的压电性能。例如:当烧结温度为900℃，压电常数(d33)为700pc /n，机电耦合系数kp为0. 74，室温介电常数(ε3

3 /εo)为3590，介电损耗(tanδ)为210 x 10-4。该低温烧结压电瓷料用于制备压电厚膜微泵。适当改性的铌镁-铌锌-锆钛酸铅(pmn一pzn一pzt)压电陶瓷为低烧片式多层压电变压器mpt提供了关键材料。该材料烧结温度在1000℃左右，kp为0.60, d33为300pc/n, tanδ小于或等于50x10-4，εt33/ εo为1050。所制备的mpt具有低驱动电压、高升压比、薄型片式化、无燃烧短路隐患、能量转换效率高、适合表面安装、无电磁干扰等诸多优点。mpt及其液晶显示器(lcd)背光电源的应用研究与产业化已取得新的进展。

伴随着数字化信息技术的发展，低功耗、小型化、数字化、多功能的显示技术日益受到重视。液晶显示器(lcd)是片式压电变压器的重要应用领域之一。通过有限元分析和多普勒激光扫描测振仪对mpt半波与全波谐振的振动模态与

机电谐振特性进行的分析表明，mpt谐振状态下沿长度方向的质点位移随输入电压的增大呈现规律变化，最大的位移发生在端部。对半波谐振而言，节点位置并非在mpt的正中间，为其最佳节点位置。这种非对称的位移分布可能与横-纵向振模mpt的结构不对称有关。驱动方式与条件的优化对改进mpt的负载特性与能力、提高其转换效率有重要影响。

近些年来发展起来的超声波马达是一种基于压电陶瓷的逆压电效应及其

超声波振动实现驱动的新型驱动器，由于其具有低速下大力矩输出、功率密度高、响应速度快、无源自锁、无电磁干扰、控制精度高和控制灵活等特点，越来越受到人们的关注。压电微马达的力矩比静电微电机高3-4个量级;比电磁微电机高

1-2个量级。特别是它独有的高功率密度，使其非常适合电机小型化的发展要求。在管状压电微马达的基础上，利用实心压电陶瓷棒制备出性能更好的微型马达，压电陶瓷棒微型化及制备工艺较简单，所制备的直径3mm陶瓷棒微型马达最大输出力矩可达4.1 x 10-11?nm，是已见报道的1.5mm管状陶瓷微马达输出力矩的10倍，且最大转速不低于300r/ min，质量仅0.8g。采用降频增幅机构其驱动频率仅为60khz左右，驱动频率明显低于其它类型微电机，相当于直径30mm的环形行波马达。压电陶瓷棒超声波马达的尺寸可小于1 mm，甚至可以小到100m左右。

3. 低烧软磁铁氧体及其片式电感器以高性能低烧软磁铁氧体材料为介质的多层片式电感器是电感类元件发展的方向。目前这类元件已形成了规模相当大的产业和市场。片式电感器的主要应用领域包括移动通信、计算机、音像产品、家电、办公自动化等。随着第3代移动通信技术、数字电视、高速计算机、蓝牙产品等新一代数字化电子产品的推出和世界各国电磁干扰(emi)控制标准的相继制订，对各种片式电感类元件，特别是抗emi类片式电感元件的需求将急剧上升。

为适应高感量和大功率片式电感器的市场需求，必须研制具有更高磁导率、适应叠层式电感器工艺要求的新一代低烧软磁铁氧体材料。对这各类信息系统的高频化趋势，特别是第3代移动通信技术和蓝牙技术的出现，对微波频段片式电感的需求将迅速增加，高频化是片式电感器发展的一个重要方向。目前一般采用低烧的低介电常数陶瓷材料。随着片式元件的进一步小型化和集成化，基于

共烧陶瓷技术的发展，片式电感器与片式电容器相集成的片式lc滤波器正成为新的产品系列走向市场。片式电感类元件的关键技术是高性能低烧软磁铁氧体材料。

在相当长的时间中，片式电感类元件的材料技术。主要为日本的一些大公司所垄断。材料优势是构成这些企业参与竞争并牟取高利润的主要因素。近年来，我国在低温烧结高磁导率和甚高频片感材料方面取得了具有国际领先水平的研究成果，被业界评为“标志着我国新生的片式电感产业步人自主发展的阶段”。目前，我国在片式电感材料的高端材料，如高磁导率低温烧结nicuzn铁氧体、低温烧结甚高频平面六角铁氧体、高频宽带磁珠材料等方面均获得了具有自主知识产权的研究成果。

4 .新型微波介质陶瓷材料及元器件近年来，通信技术的高速发展，大大推动了电子元器件向小型化、片式化和高频化方向发展的进程，除传统的片式电容、片式电感和片式电阻等表面贴装元件外，微波陶瓷器件也正向片式化、微型化甚至集成化方向发展。为了满足移动通信、无线局域网和微波集成电路发展的需要，一批新型的射频/微波器件不断涌现，包括片式微波电容器、片式多层微波滤波器、lc滤波器、双工器、功能模块、收发开关功能模块、耦合器、功分器等。以微波介质谐振器和滤波器为代表的微波介质陶瓷元件，是一种军民两用的新型器件，它是在空间技术、火箭制导和微波系统的小型化的推动下发展起来的，典型的应用领域包括:军用和民用的空间技术、雷达、移动通信、卫星通信和gps等。微波介质陶瓷材料主要应用于微波频段电路中作为介质材料，通常低和中介电常数微波介质陶瓷材料主要应用在卫星直播及军用雷达等领域，高介电常数微波介质陶瓷则主要用于工作在微波低频段的民用移动通信系统中作

为谐振器、滤波器等。微波介质谐振器与金属空腔谐振器相比，具有体积小、重量轻、温度稳定性好、价格便宜等优点，是现代通信设备小型化、集成化的关键部件之一。

基于低温共烧陶瓷(ltcc)技术发展起来的片式多层微波滤波器是采用高性能低温共烧微波介质陶瓷材料，利用多层陶瓷技术，在三维陶瓷介质中形成金属(通常为银或铜)带状线或微带线结构。这种滤波器因具有尺寸小、插入损耗低、设计灵活度大等特点，在对小型化要求较高的电子通信设备及无线局域网(vvlan)等领域具有很好的应用前景。

目前这种基于ltcc的微波器件表现出很好的发展态势，除已实用化的低通、带通滤波器外，已开发出包括lc滤波器、双工器、片式多层天线、收发开关功能模块、平衡-不平衡转换器、藕合器、功分器等多种新型微波元器件。手机射频前端滤波电路是射频微波滤波器的重要应用领域，在多层微波滤波器出现以前，由于陶瓷介质滤波器的体积大，无法满足手机短小轻薄的发展要求，所以手机射频前端滤波器主要是声表面波(saw>滤波器和双工器，但saw器件的插损一般较大，不利于集成，且高频下功率处理能力差，因而其使用也受到限制。基于ltcc的多层微波滤波器的出现给手机射频前端滤波的小型化和集成化带来了新前景。大力开展微波介质陶瓷材料及新型微波器件，特别是片式微波滤波器及相关材料技术的系统研究，对于推动我国通信产业的发展具有重要意义。

5. 结语功能陶瓷材料及应用发展方兴未艾，作为一类新型无机非金属材料，它具有鲜明的学科交*特点。功能陶瓷的复合化和集成化是功能陶瓷向片式化、模块化、多功能化发展的必然趋势。以ltcc为基础的功能陶瓷集成化及陶瓷微系统技术在通信技术，微机电技术等领域将发挥其独特作用。多种功能各

异的无源电子元件(电容、电感、电阻、传感器、天线等)通过低温共烧集成到单一模块的技术—无源集成技术的兴起，开辟了功能陶瓷崭新的应用领域，同时提出了一系列材料与制备科学问题，如低温烧结和高性能兼优的功能陶瓷系列新材料、零收缩ltcc材料、射频/微波ltcc材料、三维与复杂结构陶瓷器件内电极的形成与通联技术、高密度超薄陶瓷膜片的低成本流延制备技术、异质材料的共烧致密化行为与界面兼容性的调控技术、集成陶瓷系统中的场分布、计算仿真、设计原理和性能模仿等。

昆山氧化铝陶瓷基片研发等7个项目获政府财政贴息

新闻来源：中国研磨网发布日期：2009-5-31

成为昆山“推进台资企业转型升级”首批扶持项目有昆山南亚公司环氧树脂二期扩建盐水回收设备铜箔基板丙酮等资源回收装置，九豪精密陶瓷(昆山)有限公司年产1.3亿片氧化铝陶瓷基片研发、产业化技改等6家台资企业7个项目，政府补助资金预计近1000万元。昆山也由此成为全国对台企实施技改扶持政策首个城市。

南京九思掌控国内陶瓷膜产量95％上进全球前五名作者：记者姜圣瑜文章来源：新华日报更新时间：2010-3-31转化“陶瓷膜”技术的南京九思公司，短短几年，就掌控了国内陶瓷膜产量的95%以上，产量跻身全球前5名。

高温陶瓷膜分离管开发成功

发布时间：2010-06-17信息来源：山东省建材网近日，由江苏宜兴市鑫帝豪高科陶瓷厂开发成功的高温陶瓷膜分离管，为煤化工等行业的发展提供了有力的技术支撑。

据悉，该产品可在300-600℃的高温状态下运行，而传统设备必须降至300℃以下才能工作，从而有效节约了降温设备、降温用水及装备耗能。应用该产品后，IGCC发电过程通过循环利用煤的燃烧热能，可使煤炭的利用率由20%-30%提高到50%左右，同时也减少了碳排放。此外，该国产化新品的成本约为同类进口产品的一半。目前，已由上海一家公司组装应用。

片式多层陶瓷电容器三分天下

片式多层陶瓷电容器(MLCC)，又称独石电容器，主要工艺是将内电极材料与陶瓷坯体以多层交替并联叠合，并共烧成一个整体；主要用于各类电子整机中的振荡、耦合、滤波等电路中。由于MLCC率先实现片式化，适应SMT技术需求，大量取代了有机电容器和云母电容器，并开始部分取代钽电解和铝电解电容器。无源器件市场研究机构Paumanok的统计表明，2004年全球MLCC的产量

达7,300亿只，成为整个固定电容器产业的绝对主体。MLCC产业未来发展趋势包括微型化、高性能/低成本化、高容量化、高频化和中高压化。

在手机、数码相机、MP3、便携DVD和笔记本电脑等移动数码产品需求的推动下，全球MLCC产业进入了快速发展时代，产业格局发生了变化。村田制作（Murata）、太阳诱电(Taiyo Yuden)、京瓷（Kyocera）、TDK、松下等日本企业在全球的技术和销量上占有绝对优势；国巨等台湾企业迅速发展，在技术、产量、销售上一路直追日美企业；风华高科、深圳宇阳、银河科技等国内大型元件厂商在中低端产品中寻求着发展。

日本企业以“技”压人

据水清木华研究中心研究总监周彦武在接受本刊记者采访时介绍，在手机应用MLCC领域，日本巨头主要垄断高端产品。例如在蓝牙模块的生产中，全球能用LCT工艺生产的只有村田制作社一家。太阳诱电、TDK、村田制作依靠各自独特的竞争优势在高电压、高容量的MLCC生产中占据不可动摇的霸主地位。随着手机体积越来越小，现在生产的MLCC大多都是0603，这里的0603指的是产品的占位面积0.6×0.3mm，而现在手机上应用的MLCC大多数都是0402。2004年0402已经成为全球MLCC市场的主流规格；与此同时，大容量105-107容量段产销量适中，单价高，日本企业优势明显。现在手机前五大生产厂家应用的元件基本上都由村田制作提供，其毛利等于悉尼、松下、夏普三家厂商利润的总和其利润达到40%。

近日，另一元件巨头太阳诱电表示，该公司的AMK系列大电容值MLCC 是业内的第一批1206尺寸的100μF MLCC和采用0805封装的47μF MLCC。这些100μF电容的体积比原来最小的100μF电容占位面积(1210尺寸，3.2×2.5×2.5mm)小36%。47μF电容则比原来的47μF电容占位面积(1206尺寸)小55%。据称，该公司通过利用其2004年开发成功的新型材料技术以及先进的多层堆叠工艺实现了产品小型化。

台湾地区企业强劲增长

据台湾地区工研院(ITRI)产业经济与资讯服务中心(IEK)表示，2004年台湾地区仅凭岛内生产的电子元件，产值就达到了全球的7%，达到830亿美元；如果加上海外的产量，则台湾地区的电子元件产值占全球市场的13%，超过了美国，成为全球第三大电子元件生产中心。2005年台湾地区电子元件销售额达到178亿美元，预计2006年将增长到196亿美元。按产值计算，预计未来两年台湾地区平均增长8.9%。虽然明年的趋势可能是价格下跌和需求保持稳定，但片式电阻和MLCC将是未来三年推动台湾地区无源元件产值增长的主要产品，估计增长6.1%。

随着台湾地区的电子产业的下游厂商纷纷建厂苏州，无源元件厂商也把生产基地建到苏州。国巨是台湾地区的无源元件厂商的领头羊，1996年，国巨大规模投资大陆，先后在苏州和东莞建立了世界级的制造基地；2004年底，国巨苏州工厂建成华东地区第一条多层陶瓷电容全制程生产线，月产能现已突破10亿颗；2005年苏州工厂第二条多层陶瓷电容生产线投产，月产能将达20亿颗。近日国巨又推出新品——0201厚膜二联排组，其符合RoHS危害性物质限用指令环保要求，并成功达成提升电路板使用空间及成本效率的优势。

大陆企业紧扣市场需求

从下游产业的发展分析，近两年以手机、DVD、汽车电子等为代表的电子产品对MLCC的需求持续增长，这给中国国内MLCC生产企业带来了良好的发

展机遇。

由于日本无源元件产品价格高、货期长和支持差，又往往在元件缺货的关键时候首先保证向合作多年的国际大厂供货，牺牲了中国制造商的利益。这给国内的无源元件厂商提供了机会，2000成立的宇阳科技拥有先进的MLCC制造设备，主要产品型号为0402和0603，据称是中国本地最大规模以0402小尺寸为主导产品的MLCC制造商，也是全球最早全面提供无铅无镉环保产品的MLCC制造商之一。2004年宇阳科技的大容量MLCC新品研发成功，0603Y5V105和0603X5R105先后通过鉴定检验。到目前为止，宇阳科技的超大容量MLCC产品0402Y5V105和0805X5R106已经完成初样。此外，2005年宇阳科技还启动了0201规格MLCC产品的开发。

金宇阳科技园首期工程竣工投产

时间：2010-1-13 滁州开发区网站

1月10日，金宇阳科技园首期工程竣工暨安徽威长新能源生产投产仪式在开发区花园路金宇阳科技园隆重举行。

安徽金宇阳科技园由深圳宇阳集团于2008年8月投资5亿元兴建，主要从事多层片式陶瓷电容研发、生产加工、进出口配套业务和磷酸铁锂动力电池生产销售，应用于移动通讯和混合动力汽车，

美研发出新型纳米陶瓷材料耐高温容量大

2010-01-18 中国炉窑网

美国北卡罗来纳州立大学的专家日前宣布：他们已经研制出了一种新的陶瓷材料，有可能用于芯片制造，将现有计算机的存储能力提升数十倍。此项研究由北卡州立大学材料科学与工程教授，美国国家科学基金会先进材料和智能结构研究中心总监Jagdish“Jay”Narayan博士主持，成果除了用于计算机存储外，还有可能使用在发动机制造、新能源采集等领域。

这种新材料是在纳米尺度下，将金属镍原子加入氧化镁陶瓷材料中。该材料中的镍原子簇尺寸不过10平方纳米，比目前半导体行业中使用的存储单元小90%。如此一来，研究者声称采用该材料的存储芯片可在指甲盖大小的尺寸下，提供1TB 以上的容量，相当于存储20部高清电影或250万页文档，是目前闪存容量的50倍左右。除此之外，这种陶瓷掺杂金属的材料还可耐受相当高的温度。如果使用在汽车发动机中，其耐热性可达到现有机型的两倍，从而实现极高的燃油经济性，汽车百公里耗油可降至3升以下。而如果使用在太阳能等新能源的采集设备中，同样可大大提高采集效率。

功能陶瓷材料研究进展综述

功能陶瓷材料的应用 研究 姓名：刘军堂___________ 学号: 23122837________ 班级: 机械1201_________ 任课老师：张志坚__________

功能陶瓷材料的应用研究 1.选择一个课题进行相关检索，要求对课题作简要分析，并在分析的基础上确定检索词，准确描述检索过程。（10分）（可选择其他课程中以论文方式考核的科目，如无此类题目，可自选或用备选题目） 功能陶瓷 功能陶瓷材料是具有特殊优越性能的新型材料，各国在基础与应用研究以及工程化方面，均给予了特殊重视，特别是在信息、国防、现代交通与能源产业中均将其置于重要地位。根据功能陶瓷材料的应用前景，本文介绍了功能陶瓷新材料的性能、应用范围，市场的开发应用现状和开发应用新领域，以及正在研发的高性能陶瓷材料；同时介绍了功能陶瓷材料今后的发展趋势。 关键词：功能陶瓷材料；应用现状；趋势 检索过程 第一步：进入“中国知网”主页，网址是“https://www.sodocs.net/doc/e65310162.html, 第三步：登录成功后会进入操作界面， 第四步：选择要检索的文献数据库。在操作界面上，中国知网将其文献分成了不同的库，我们根据自己的文献范围属性进行选择。 第五步：检索参数设置。在操作界面的上部，有搜索参数设置对话框。最好逐一填写。（1）检索项，系统对文献进行了检索编码，每一个文献都有一一对应的编码，一个编码就是一种检索项。点击检索项框右边的向下箭头，就能弹出所有检索项，选中一个就好。（2）检索词，填入要求系统搜索的内容。没有明确严格要求，不一定是词语。但是需要考虑到它应当与你选中的检索项相一致。如检索项用了“关键词”，就不能用一个长句等作检索词了。（3）文献时间选择，根据文献可能出现的年代，点击对话框右边的小三角就可以选了。需要说明的是，中国知网建立时间是1994年，所以1994年及其后的数据才是最全的。现在他们在逐渐补充1994年以前的文献数据，但是，全面性可能要差些。（4）排序，提示系统将找到的文献按什么顺序呈现。（5）匹配，即要求系统按自己的检索要求进行哪种精确程度的检索。如果你确定你的文献参数，那么选择“精确”，如果不确定，就选择“模糊”。 第六步：点击“搜索”就完成了第一阶段的操作了。然后就进入检索结果呈现的界面：中国知网2.rar（点击打开查看），中国知网的结果呈现表中，对文献的基本信息：文献题目、文献的载体、发表时间及在中国知网中的收藏库名进行了说明。

先进陶瓷

先进陶瓷 陶瓷是陶器和瓷器的总称，是由金属和非金属形成的无机化合物材料，性能硬而脆，与金属材料和工程塑料相比具有更高的耐高温、耐腐蚀和耐磨性。而现代特种陶瓷更具有高强度、高硬度、耐蚀、导电、绝缘、磁性、透光、半导体以及压电、铁电、光电、声光、超导等性能，这种先进陶瓷材料已成为现代工程材料的三大支柱之一。 陶瓷的分类： 1.普通陶瓷又称传统陶瓷，一般指日用陶瓷、建筑陶瓷、卫生陶瓷、电工陶瓷、化工陶瓷等。普通陶瓷是天然硅酸盐矿物，如粘土、长石、石英、高岭土等为原料烧结而成。 2.先进陶瓷又称特种陶瓷，是采用纯度较高的人工合成原料，如氧化物、氮化物、硅化物、硼化物、氟化物等制成。具有特殊的力学、物理、化学性能。按性能和用途的不同，先进陶瓷可分为工程陶瓷和功能陶瓷两大类。前者主要在高温下使用，又称高温结构陶瓷。后者是利用陶瓷特有的物理性能制造出种类繁多、用途各异的陶瓷材料，如导电陶瓷、半导体陶瓷、压电陶瓷、绝缘陶瓷、磁性陶瓷、光学陶瓷（光导纤维、激光材料等）以及利用某些精密陶瓷对声、光、电、热、磁、力、湿度、射线及各种气氛等信息显示的敏感特性而至得的各种陶瓷传感器材料。 先进陶瓷常见成型工艺： a、注浆成型在新型陶瓷生产中，对机械强度，几何尺寸，电气性能要求同的新型陶瓷产品，一般不用注浆成型方法于生产一些形状复杂且不规则、外观尺寸要求不严，薄壁及大型厚胎的制品。 注浆成型有空心注浆和实心注浆两种方法，为了提高注浆速度和质量又出现了压力注浆、离心注浆、真浆等方法。 b、热压铸成型是用含蜡料浆加热溶化后具有流动性和塑性，冷却后能在金属模中凝固成一定形状的特点来成型的。热压铸成型其工艺流程如下：配料→予热→除气→热压铸机成型→搅拌→石蜡→洗成蜡饼存放→表面活性物质。此法适用于的矿物原料，氧化物，氧化物等为原料的新型陶瓷的成型，尤其对外形复杂，精密度高的中品更为适宜，不适宜于薄壁，大而长的制备生产。 c、干压成型将经过造粒，流动性好，颗粒级配合适的粉料，在模具中通过压机的压制而成型的方法称为干压成型地用于园形，薄片状的和种功能陶瓷和电子元件的生产，尤其适于压制厚度0.3～0.6%，直径为5-50%的简单品，不适用于形状复杂的制品的成型。 d、等静压成型等静压成型是利用液体介质的不可压缩性和压力均匀传递性能的一种成型方法，它又可分为冷等静压成湿式干式二种），热等静压成型二种方法； 热压铸成型和等静压成型法是XYCarbide主要采用的先进陶瓷成型工艺。 xycarbide主要加工氧化锆/氧化铝/氮化硅陶瓷，它们的结构及性能分别为： 氧化锆： 以ZrO2为主晶相的陶瓷材料。ZrO2熔点2677℃，具有单斜、四方和立方三种晶形，其相变温度分别为1100℃及2370℃。四方晶系向单斜晶系转变时伴随有明显的体积膨胀，因此烧成后，在冷却过程中，会产生微裂纹，一般均需使用CaO、MgO、Y2O3等作稳定剂制成稳定ZrO2或部分稳定氧化锆。 氧化锆陶瓷具有高韧性、耐磨性好、抗弯强度高及优异的隔热等性能，甚至其膨胀系数接近于金属。

浅析先进陶瓷材料的研究现状及发展趋势

龙源期刊网 https://www.sodocs.net/doc/e65310162.html, 浅析先进陶瓷材料的研究现状及发展趋势 作者：孙彬 来源：《科技资讯》2017年第27期 摘要：随着现阶段各种高新技术日新月异的发展，先进陶瓷材料已经成为了新材料领域 中的翘楚，也是很多技术创新领域需要用到的关键材料，受到了很多发达国家和工业化企业的极大关注，先进材料的发展以及应用也在很大程度上对于工业的发展和进步产生一定的影响。本文旨在探讨先进陶瓷材料的研究现状及发展趋势。 关键词：工业陶瓷材料先进研究环保发达国家 中图分类号：TQ174.7 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2017）09（c）-0217-02 随着先进陶瓷的各种优势越来越明显，很多自动化控制、人工智能、电子智能技术领域都需要先进陶瓷的入驻，可以说，先进陶瓷的市场产量和覆盖范围已经发展到了一个不可忽视的阶段。 1 先进陶瓷的具体应用以及性能优势对比 先进陶瓷，根据各自的优点以及应用范围，大体可以分为两大类，也就是功能陶瓷和结构陶瓷，具体的应用范围以及性能优势，如表1所示。 2 国内外对于先进陶瓷材料的研究现状 2.1 国外对于先进陶瓷材料的研究现状 现阶段，全球各个国家对于先进陶瓷材料进行研究应用的趋势越来越明显。 举例来说，以美国和日本为代表，在对于先进陶瓷材料的研究和应用方面远远领先于其他国家。美国的宇航局和航空局大规模的应用了先进陶瓷。比如说在航空发动机上用陶瓷来替代其他材料；提出了关于先进陶瓷的多个计划，在每年对于先进材料的研究和应用上，投入多达35亿美元。这些都是为了提高他们在国际上的综合竞争能力。而日本也提出了对于先进陶瓷 研究和开发的一项计划，名曰“月光计划”，另外，欧盟各国尤其是以工业闻名的德国，都对先进陶瓷进行了研究和开发，法国也紧随其后，主要集中在对新能源材料进行重点的研究和突破。 综合来说，这些发达国家，比如美国、日本、欧盟，它们在先进陶瓷领域每年的平均增长率高达12%，其中欧盟较为领先，多达15%～18%，美国则是9.29%，日本是7.2%。现阶 段，全球先进陶瓷的最大市场集中在美国和日本，其次就是欧盟国家，甚至可以说，先进陶瓷在发达国家更加受到重视和人们的欢迎。

现代陶瓷研究进展

材料与化工学院 2012级材料科学与工程二班 课程作业：无机非金属材料工艺学学生姓名：刘健 学生学号： 授课老师：

目录 1.传统陶瓷材料------------------------------------------------------------------------------------------------3 2.新型陶瓷材料------------------------------------------------------------------------------------------------3 2.1生物陶瓷材料------------------------------------------------------------------------------------------4 2.1.1生物陶瓷研究背景------------------------------------------------------------------------------4 2.1.2生物陶瓷研究的一些成果---------------------------------------------------------------------4 2.1.3生物陶瓷在国外的研究动态和发展趋势-------------------------------------------------4 2.1.4我国生物陶瓷材料研究设想与展望--------------------------------------------------------5 2.2高温压电陶瓷材料-------------------------------------------------------------------------------------5 2.2.1改性钛酸铅压电陶瓷----------------------------------------------------------------------------5 2.2.2 PZT基多元系压电陶瓷--------------------------------------------------------------------------6 2.3超级亲水易洁陶瓷材料-------------------------------------------------------------------------------6 2.4热障涂层陶瓷材料--------------------------------------------------------------------------------------7 2.4.1几类热障陶瓷涂料研究近况-------------------------------------------------------------------7 2.4.1.1氧化物稳定的ZrO2---------------------------------------------------------------------------7 2.4.1.2焦绿石或萤石结构A2B2O7陶瓷----------------------------------------------------------7 2.4.2需要达到的目标------------------------------------------------------------------------------------8 3.结语----------------------------------------------------------------------------------------------------------------8

陶瓷选修课复习重点

1.材料：材料是能为人类社会经济地、用于制造有用物品的物质。 2.工程材料：按属性可分为三类：金属材料、陶瓷材料和高分子材料。也可由此三类相互组合而成复合材料。 3.功能材料：功能材料是与结构材料相对应的另一大类材料，主要利用材料的光学、电学、磁学等性能。 4.先进陶瓷(特种陶瓷)： 一类“采用高度精选的原料,具有能精确控制的化学组成,按照便于控制的制造技术加工,便于进行结构设计的并具有优异特性的陶瓷”。因此,先进陶瓷一般由功能陶瓷和结构陶瓷二大类陶瓷构成。 5.结构陶瓷：结构陶瓷是指作为工程结构材料使用的陶瓷材料，主要利用其高机械强度、耐高温、耐腐蚀、耐摩擦，以及高硬度等性能。陶瓷虽然抗压强度相当高，但抗拉强度却很小，是一种脆性材料。 或者说,结构陶瓷是指具有一种或多种力学与机械性能的陶瓷,能作为工程结构材料使用的陶瓷材料,实用时主要利用陶瓷的力学与机械性能。结构陶瓷按其组份可分为氧化物陶瓷和非氧化物陶瓷，有些结构陶瓷也具有功能陶瓷的性能如“二氧化锆陶瓷”等。 6.先进结构陶瓷是指具有高强度、高硬度、耐高温、耐磨损、耐冲击、抗腐蚀、抗氧化、低热导等系列独特优异性能,可承受金属材料和高分子材料难以承受的严酷的工作环境,已成为新兴工业与某些高新技术产业发展的关键性支撑材料或先导性材料,在国防、能源、航空航天、冶金、机械、汽车、电子、石化等行业具有广阔的发展应用。 7.新型结构陶瓷材料,其化学组成和制造工艺都大不相同,其成分主要是Al2O3、SiC、Si3N4等。这种新型结构陶瓷有许多优良性能,如：①重量轻；②压缩强度可和金属相比,甚至超过金属；③熔点高,能耐高温；④耐磨性能好,硬度高；⑤化学稳定性高,有很好的耐蚀性,⑥是电与热的绝缘材料。 8.先进结构陶瓷大致分为氧化物陶瓷、非氧化物陶瓷和结构用的陶瓷基复合材料等系列。 9.先进结构陶瓷的缺陷：即不易加工成型性和脆性大。陶瓷若要大力发展,必须克服这两个缺陷。 10.功能陶瓷：具有一种或多种非力学性能的陶瓷材料,实用时主要利用陶瓷的非力学性能。 11.非力学性能主要是指功能陶瓷具有下述一种或多种功能：即优良的电学、光学、声学、磁学、热学、化学和生物医学功能及其相互转化的压电、压磁、热电、电光、声光、磁光的耦合功能。 12.力学性能通常指强度、塑性、韧性、蠕变、弹性、硬度、疲劳等。 13.功能陶瓷已在能源开发、空间技术、电子技术、传感技术、激光技术、光电子技术、红外技术、生物仿生技术、吸声技术、核放射性技术和环境科学技术等高技术领域中得到广泛应用。 14.先进陶瓷的致命弱点：脆性是所有陶瓷材料的一个无法避免的致命弱点。 15.陶瓷脆性直观表现是：在外载负荷作用下的断裂是无先兆的、爆发性的；间接表现是无机械冲击性与温度急变性。 16.脆性的本质是由陶瓷材料的化学键性和晶体结构决定的。陶瓷材料多半是键合力很强的离子键和共价键化合物,有明显的方向性,缺少独立的滑移系统。 17.工业生产规模最大的功能陶瓷是在电子、微电子、光电子信息和自动化技术中的新型元器件用的陶瓷材料,即电子信息陶瓷或电子陶瓷。 18.电子陶瓷按功能和用途可以分为五类：绝缘装置瓷、电容器瓷、铁电陶瓷、半导体陶瓷和 离子陶瓷。 19.电子陶瓷按特性可分为高频和超高频绝缘陶瓷、高频高介电陶瓷、铁电和反铁电陶瓷、压电陶瓷、半导体陶瓷、光电陶瓷、电阻陶瓷等。 20.电子陶瓷按应用范围可分为固定用陶瓷、电真空陶瓷、电容器陶瓷和电阻陶瓷。 21.电子陶瓷按微观结构可分多晶、单晶、多晶与玻璃相、单晶与玻璃相,无玻璃相陶瓷属于固相烧结,有玻璃相陶瓷属于液相烧结。

先进陶瓷应用[1]

先进陶瓷应用 引言 在千姿百态的物质界，大自然所恩赐的天然材料（如矿物、岩石、木材、丝棉等）虽数量大，品种多，但就其品种远不能满足社会发展的需求。现代科技和人类生存所应用的材料，绝大多数品种是以自然资源和传统材料为基础，经加工改造而成的人工合成材料。正是这些人工材料，支撑着整个社会的科技与文明。故而，对自然资源的开发、传统材料的改造和新型材料的研制，已成为当今人们获取新材料的系统工程。材料工程技术将为科技进步不断开发出形形色色的具有特殊功能的新型材料和先进材料。功能奇异的先进陶瓷便是新材料技术发展的典范。 陶瓷是用无机化合物粉料经高温烧结而成的、以多晶聚集体为基本结构的固体物质。传统陶瓷是以天然硅酸盐矿物（瓷石、粘土、长石、石英砂等）为原料，经粉碎、磨细、调和、塑形、干燥、锻烧等传统工艺制作而成。实际上瓷是在陶的基础上发展而成的比陶白净、细腻、质地致密且性能更为优良的硅酸盐材料。先进陶瓷与传统陶瓷区别在于：先进陶瓷是以高纯、超细的人工合成的无机化合物（可含或不含硅化物）为原料，采用精密控制的先进工艺烧结而成的、比传统陶瓷结构更加精细、性能更加优异的新一代陶瓷。先进陶瓷又称为精细陶瓷或高性能陶瓷。 先进陶瓷按使用性能可分为先进结构陶瓷（其使用性能主要指强度、刚度、硬度、弹性、韧性等力学性能）和先进功能陶瓷（其使用性能主要指光、电、磁、热、声等功能性能）两大类；按其化学成分又可分为：氧化物陶瓷、氮化物陶瓷、氟化物陶瓷、碳化物陶瓷、硅化物陶瓷、硼化物陶瓷、铝酸盐陶瓷等。 先进结构陶瓷是指以其优异的力学性能而用于各种机械结构部件的新型陶瓷。应用领域如陶瓷质密封套管、轴承、缸套、活塞及切削刀具等；先进功能陶瓷则是指利用材料的电、磁、光、声、热等直接的性能或其耦合效应来实现某种使用性能的新型陶瓷。如电容器陶瓷以其极高的抗电击穿性能用来制作高容抗陶瓷电容器；压电陶瓷以其能利用机械撞击或机械振荡产生电效应来制作压电点火装置的发火元件或传感器元件；热敏陶瓷可感知微小的温度变化，用于测温、控温；气敏陶瓷制成的气敏元件能对易燃、易爆、有害气体进行监测、控制和实现自动报警；而用光敏陶瓷制成的电阻器可用作光电控制，自动曝光和自动记数；磁性陶瓷是重要的信息记录材料，在计算机中完成记忆功能。 此外，先进陶瓷材料还有高绝缘陶瓷、半导体陶瓷、超导陶瓷、介电陶瓷、耐热透明陶瓷、发光陶瓷、滤光陶瓷、吸波陶瓷、激光用陶瓷、核燃料陶瓷、推进剂陶瓷、太阳能光转换陶瓷、贮能陶瓷、陶瓷固体电池、阻尼陶瓷、生物技术陶瓷、催化陶瓷、特种功能薄膜陶瓷、纤维补强陶瓷、烧蚀陶瓷等。这些特种陶瓷在自动控制装置、仪器仪表、精密机械、电子、通讯、能源、交通、冶金、化工、航空航天技术等部门均发挥着重要作用。 随着材料科学的发展和制造工艺的改进，陶瓷的内部组织构造渐趋精细化、致密化而使材料性能大幅度提高，以致出现新的特殊功能。在其发展过程中，大批的多功能、高性能先进陶瓷应运而生。 压电陶瓷及其新型压电元器件 基于过渡液相烧结机制，通过精选材料组成体系和添加物改性，研制了一系列高性能与低温烧结兼优的压电陶瓷材料。其中铌镁-锭镍-锆钛酸铅(pmn一pnn一pzt)四元系压电陶瓷通过添加适量lico3，和zno，烧结温度降至820一960℃，材料仍有很好的压电性能。例如:当烧结温度为900℃，压电常数(d33)为700pc /n，机电耦合系数kp为0. 74，室温介电常数(ε33 /εo)为3590，介电损耗(tanδ)为210 x 10-4。该低温烧结压电瓷料用于制备压电厚膜微泵。适当改性的铌镁-铌锌-锆钛酸铅(pmn一pzn一pzt)压电陶瓷为低烧片式多层压电变压器mpt提供了关键材料。该材料烧结温度在1000℃左右，kp为0.60, d33为300pc/n, tan

特种陶瓷材料的研究进展[1]

文章编号：1006-2874（2010）05-0071-04 特种陶瓷材料的研究进展 葛伟青 （唐山学院，唐山：０６３０００） 中图分类号：ＴＱ１７４．７５文献标识码：Ａ 特种陶瓷也称为先进陶瓷、现代陶瓷、新型陶瓷、高性能陶瓷、高技术陶瓷和精细陶瓷,突破了传统陶瓷以黏土为主要原料的界限,主要以氧化物、炭化物、氮化物、硅化物等为主要原料,有时还可以与金属进行复合形成陶瓷金属复合材料,是一种采用现代材料工艺制备的、具有独特和优异性能的陶瓷材料。已成为现代高性能复合材料的一个研究热点。特种陶瓷于二十世纪发展起来，在近二、三十年内，新产品不断涌现，在现代工业技术，特别是在高技术、新技术领域中的地位日趋重要。许多科学家预言：特种陶瓷在二十一世纪的科学技术发展中，必将占据十分重要的地位。 特种陶瓷不同的化学组成和组织结构决定了它不同的特殊性质和功能，可作为工程结构材料和功能材料应用于机械、电子、化工、冶炼、能源、医学、激光、核反应、宇航等领域。一些经济发达国家，特别是日本、美国和西欧国家，为了加速新技术革命，为新型产业的发展奠定物质基础，投入大量人力、物力和财力研究开发特种陶瓷，因此，特种陶瓷的发展十分迅速，在技术上也有很大突破。 １概述 特种陶瓷通常包括结构陶瓷、功能陶瓷(电子陶瓷)和生物陶瓷等.结构陶瓷具有高强度、高硬度、高耐磨、耐高温、耐腐蚀等特性,功能陶瓷具有导电、半导性、绝缘、压电、透光、光电、电光、声光、磁光等性能,生物陶瓷具有医疗(人工关节.骨、牙齿等)和催化等功能,在现代工业技术,特别是在高新技术领域中的地位日趋重要。 中国科学院上海硅酸盐研究所所长罗宏杰在佛山市加快发展特种陶瓷推介会上发言说，特种陶瓷具备传统陶瓷不具备的多种特性，消耗低、利润高，应用前景十分广阔。预计2010年全国的市场规模将达到400亿元。世界的市场规模将达到1500亿美元。中国经济的高速发展,将为特种陶瓷制造业提供广阔的市场与发展空间。 目前,高温结构陶瓷研究的主要目标仍然是燃气轮机、活塞发动机和磁流体发电机用的材料。高温结构陶瓷的应用在汽车、飞机、火箭等领域获得了成功。福特公司研制的汽车用轮机的机头、定子和叶轮都是用氮化硅制作的,热交换器是用蜂窝状结构的结晶化玻璃制成的。超音速飞机发动机和火箭燃烧室内壁、隔热衬层等高温部位都利用到了陶瓷材料。美国研制成功了AGT100和AGT101型全陶瓷汽车发动机,其进口温度分别达到了1290℃和1370℃,比超合金高200 ~260℃。 ２粉末制备技术进展情况 目前最引人注目的粉末制备技术是超高温技术。利用超高温技术可廉价地研制特种陶瓷。 超高温技术具有如下优点：能生产出用以往方法所不能生产的物质，能够获得纯度极高的物质，生产率会大幅度提高，可使作业程序简化、易行。目前，在超高温技术方面居领先地位的是日本。此外，溶解法制备粉末、化学气相沉积法制备陶瓷粉末、溶胶-凝胶法生产莫来石超细粉末以及等离子体气相反应法等也引起了人们的关注。 ３特种陶瓷成形方法及特点 ３．１干法成型 干法成型包括钢模压制成型、等静压成型、超高压成型、粉末电磁成型等方法。 3.1.1钢模压制成型（干压法） 将含有少量增塑剂、具有一定粒度配比的陶瓷粉末放在金属模内,在压机上受压,使之密实成型。钢模压制的优点是易于实现自动化,所以在工业生产中得到较大的应用。 3.1.2等静压成型 等静压成型是通过施加各项同性压力而使粉料一边压缩一边成型的方法。等静压力可达300MPa左右。在常温下成型时称为冷等静压成型,在几百摄氏度到2000℃温区内成型时称为热等静压成型。等静压有两种方式:干袋法和湿袋法。湿袋法是将粉末或颗粒密封于成型橡胶模型内,置于高压容器 收稿日期：2010-04-15 通讯联系人：葛伟青，E-mail:hbtsgwq@https://www.sodocs.net/doc/e65310162.html, ＣＨＩＮＡＣＥＲＡＭＩＣＩＮＤＵＳＴＲＹＯｃｔ．２０１０Ｖｏｌ．１７，Ｎｏ．５ 中国陶瓷工业 ２０１０年１０月第１７卷第５期

陶瓷材料的研究进展

论文 题目：陶瓷材料的研究进展 姓名： 专业：化学工程与工艺 学号： 日期：2009-6-21

陶瓷材料的研究进展 摘要：近年来，随着科学的进步，陶瓷材料越来越多的进入我们的生产和生活，并且在性能和作用上体现出出乎意料的优越性。就我所知，陶瓷材料大体上可以分为四个类型：传统工艺陶瓷，结构陶瓷，功能陶瓷和生物陶瓷。本文仅对后三种新型陶瓷材料的研究进展做一个简单综述。 关键词：结构陶瓷功能陶瓷生物陶瓷纳米技术Abstract: In recent years, along with the science progress, the ceramic material more and more entered our production and the life, and manifested the superiority unexpectedly in the performance and the function. I know, the ceramic material may divide into four types on the whole: Traditional process ceramics, structure ceramics, functional ceramic and biological ceramics. This article only makes a simple summary to the latter three kind of new ceramic material's research development. Key word: Structure ceramics，functional ceramic，biology ceramics ，nanotechnology

第二十四章-新材料产业篇之先进结构材料产业

第二十二章先进结构材料产业 王一德屠海令陈祥宝周玉 孙蓟泉米绪军包建文唐荻贾德昌苏岚张荻乔金粱李腾飞 【内容提要】新材料是指新出现的具有优异性能和特殊功能的材料，或者是传统材料由于成分或工艺改进使其性能明显提高或具有新功能的材料[1]。《2013战略性新兴产业发展研究报告》[2]系统阐述了信息功能材料、新能源材料、特种功能材料、稀土及功能陶瓷材料、生物医用材料等先进功能材料产业的发展现状，梳理了产业发展存在的突出问题，提出了发展重点及政策建议。本文将重点论述先进钢铁材料、高端轻质合金材料、高性能复合材料及特种结构材料等先进结构材料在国民经济建设以及战略性新兴产业中的地位、作用和面临的突出问题，并提出相应的政策建议。 22.1.发展现状和趋势 结构材料是以力学性能为基础，以强度、硬度、塑性、韧性等力学性能为主要性能指标的工程材料的统称，其应用量大面广，是各类基础设施、装备及重大工程的主体构架材料。先进结构材料是我国发展新能源、现代交通运输、航空航天、船舶及海洋工程等战略性新兴产业的基础。 22.1.1发展现状 （一）先进钢铁材料 我国钢铁工业取得了举世瞩目的成就，本世纪以来钢产量年增长率达到20%，并一直保持钢产量世界第一，2012年产量达7.16亿吨，占世界钢产量的46%，为我国国防工业及国民经济建设提供了重要的原材料保障。先进钢铁材料是指较传统钢铁材料具有更高强度、韧性和耐高温、抗腐蚀等性能的材料[3,4]。

根据战略性新兴产业的需求，现对能源、交通、海洋以及航空航天用先进钢铁材料进行阐述。 先进能源用钢主要包括风电、水电、核电装备用钢。我国已具备了风电用宽厚板、高级别Φ80mm风电轴承用钢（GCr15SiMn）的批量生产能力。自主生产的600MPa级压力钢管能满足使用要求，800MPa级的压力钢管正在开发中。基本掌握了水电、核电装备所用的大型不锈钢铸锻件的生产技术，改变了依赖进口的局面。 现代交通用钢包括高速轨道用钢和汽车用钢。高速轨道用钢主要有列车转向架、车轮、掣肘、轴承、弹簧及钢轨用钢。目前我国自主研制的微合金化车轮用钢已成功用于时速200km的列车，时速高于200km以上的车轮用钢正在研发中；对于高端车轴用钢S38C，我国正处于工业试验阶段；车辆轴承用钢的高端产品GCr18Mo能够立足国内生产；高铁弹簧钢研究已有重大突破，有望实现国产化；高铁用钢轨的产能我国已达到世界第一，质量水平也处于国际先进水平。在汽车用钢方面，其强塑积20GPa %的第一代汽车用钢，强塑积在60GPa %的第二代汽车用钢，均可实现国产化，强塑积在30~40GPa %以上的第三代高性能汽车用高强度钢的研发已接近国际先进水平[4]。 海洋用钢主要包括海洋平台、海底油气管线、特种船舶用钢[4]。目前屈服强度355MPa以下平台用钢基本实现国产化，占平台用钢量的90％；海底管线钢X65、X70、X80及厚壁海洋油气焊管均已实现国产化；化学品船用中厚板已实现国产化，自主研制的2205型双相不锈钢，已成功地应用在化学品船上[5]；液化天然气LNG船用9%Ni钢和液化乙烯储罐用12Ni19钢已经能够批量生产。 航空、航天用钢方面大部分都已实现国产化，但在大型客机的轴承、连接螺栓、着陆齿轮等部件所用的结构钢，燃气涡轮发动机中高压涡轮叶片用高温合金材料等方面还依赖进口。对于大推比运载火箭系统壳体、动力连接装置、发动机部件、星箭或船箭解锁包带等部件用特殊钢，以及各类空间环境设施用高品质特殊钢和高温合金还有待于进一步开发。

先进陶瓷材料研究现状及发展趋势

先进陶瓷材料研究现状及发展趋势 概述：结构陶瓷和功能陶瓷，结构陶瓷是指能作为工程结构材料使用的陶瓷，它具有高强度、高硬度、高弹性模量、耐高温、耐磨损、抗热震等特性；结构陶瓷大致分为氧化物系、非氧化物系和结构用陶瓷基复合材料。功能陶瓷是指具有电、磁、光、声、超导、化学、生物等特性，且具有相互转化功能的一类陶瓷。功能陶瓷在先进陶瓷中约占70%的市场份额，其余为 结构陶瓷。 粉体特性： 粉体的特性对先进陶瓷后续成型和烧结有着显著的影响，特别是显著影响陶瓷的显微结构和机械性能。通常情况下，活性高、纯度高、粒径小的粉体有利于制备结构均匀、性能优良的陶瓷材料。同时，粉体的高效分散技术也存在较大差距。 粉体制备方法：陶瓷粉体的制备主要包含固相反应法、液相反应法和气相反应法3大类， 固相反应法：其中固相反应法特点是成本较低、便于批量化生产，但杂质较多， 主要包括碳热还原法〔碳化硅（Si C）粉体、氧氮化铝（Al ON）粉体）〕、高温 固相合成法（镁铝尖晶石粉体、钛酸钡粉体等）、自蔓延合成法氮化硅〔（Si3N4） 粉体等300余种〕和盐类分解法〔三氧化二铝（Al2O3）粉体〕等。 液相法：液相反应法生产的粉料粒径小、活性高、化学组成便于控制，化学掺杂 方便，能够合成复合粉体，主要包括化学沉淀法、溶胶——凝胶法、醇盐水解法、 水热法、溶剂蒸发法。 气相法：气相反应法包括物理气相沉积和化学气相沉积2种。与液相反应法相 比，气相反应制备的粉体纯度高、粉料分散性好、粒度均匀，但是投资较大、成 本高 先进陶瓷的成型技术：（4种） 干法压制成型：干压成型、冷等静压成型； 塑性成型：挤压成型、注射成型、热蜡铸成型、扎膜成型； 浆料成型：注浆成型、流延成型、凝胶注模成型和原位凝固成型； 固体无模成型：熔融沉积成型、

先进材料导论论文(先进结构陶瓷材料)

先进材料导论论文（先进结构陶瓷材料） 学生姓名学号专业

先进结构陶瓷材料 摘要 随着现代高新技术的发展，先进陶瓷已逐步成为新材料的重要组成部分，成为许多高技术领域发展的重要关键材料，备受各工业发达国家的极大关注，其发展在很大程度上也影响着其他工业的发展和进步。先进陶瓷是“采用高度精选或合成的原料，具有精确控制的化学组成，按照便于控制的制造技术加工、便于进行结构设计，并且有优异特性的陶瓷”。功能陶瓷在先进陶瓷中约占70%的市场份额，其余为结构陶瓷。由于先进陶瓷各种功能的不断发现，在微电子工业、通讯产业、自动化控制和未来智能化技术等方面作为支撑材料的地位将日益明显，其市场容量将不断提升。本文介绍先进结构陶瓷材料当前的发展背景，互联网和高新技术发展时代下陶瓷材料的发展前景。 关键词先进结构陶瓷高新技术功能陶瓷

1、研究背景 目前，全球范围内先进陶瓷技术快速进步、应用领域拓宽及市场稳定增长的发展趋势明显。随着现代高新技术的发展，先进陶瓷已逐步成为新材料的重要组成部分，成为许多高技术领域发展的重要关键材料，备受各工业发达国家的极大关注，其发展在很大程度上也影响着其他工业的发展和进步。【1】 由于先进陶瓷特定的精细结构和其高强、高硬、耐磨、耐腐蚀、耐高温、导电、绝缘、磁性、透光、半导体以及压电、铁电、声光、超导、生物相容等一系列优良性能，被广泛应用于国防、化工、冶金、电子、机械、航空、航天、生物医学等国民经济的各个领域。先进陶瓷的发展是国民经济新的增长点，其研究、应用、开发状况是体现一个国家国民经济综合实力的重要标志之一。 先进陶瓷是“采用高度精选或合成的原料，具有精确控制的化学组成，按照便于控制的制造技术加工、便于进行结构设计，并且有优异特性的陶瓷”。 2、国内外研究现状及发展趋势、国外研究发展情况 先进结构陶瓷材料的研究，需要跟踪国际科技前沿，对新设想、新技术进行广泛探索。自蔓延高温燃烧合成技术(SHS)、凝胶注模成形技术、微观结构设计已成为研究热点。 美国和日本在先进陶瓷的研制与应用领域居于领先地位。美国国家航空和宇航局（NASA）则在结构陶瓷的开发和加工技术方面正实施大规模的研究与发展计划，重点对航空发动机、民用热机中的关键闭环实现陶瓷替代，同时对纳米陶瓷涂层、生物医学陶瓷和光电陶瓷的研究、产业化进行资助。美国的“脆性材料设计”等10大计划；美国联邦计划“先进材料与材料设备”中每年用于材料研究与工程费高达20亿～25亿美元，以提高其国际上的竞争力。 日本先进陶瓷以其先进的制造设备，优良的产品稳定性逐步成为国际市场的引导者，特别是功能陶瓷领域包括热敏、压敏、磁敏、气敏、光敏等逐步垄断国际市场。 300kW陶瓷燃气轮机研制计划。此外，欧盟各国，特别是德国、法国在结构陶瓷领域进行了重点研究，主要集中在发电装备、新能源材料和发动机中的陶瓷器件等领域。欧盟包括德、法、英等国家也采取了一些发展新材料的相应措施，如“尤里卡计划”等。 美国陶瓷工业部门的统计数字显示，美国、日本、欧盟的先进陶瓷市场年平均增长率为12%，其中欧盟先进陶瓷市场总值年平均增长率达15%～18%；美国先进陶瓷市场总值年平均增长率9.9%；日本精细陶瓷协会对日本先进陶瓷市场进行了预测，其年平均增长率为7.2%。目前先进陶瓷最大市场在日本和美国，

先进陶瓷的现状及其发展趋势

15 中国粉体工业 2018 No.5 先进陶瓷的现状及其发展趋势 胡明霞/文 【摘要】随着现代高新技术的发展，先进陶瓷已逐步成为新材料的重要组成部分，成为许多高技术领域发展的重要关键材料，备受各工业发达国家的极大关注，其发展在很大程度上也影响着其他工业的发展和进步。由于先进陶瓷特定的精细结构和其高强、高硬、耐磨、耐腐蚀、耐高温、导电、绝缘、磁性、透光、半导体以及压电、铁电、声光、超导、生物相容等一系列优良性能，被广泛应用于国防、化工、冶金、电子、机械、航空、航天、生物医学等国民经济的各个领域。先进陶瓷的发展是国民经济新的增长点，其研究、应用、开发状况是体现一个国家国民经济综合实力的重要标志之一。 【关键词】先进陶瓷；研究现状；未来发展趋势 1.先进陶瓷的概述 1.1先进陶瓷的定义 先进陶瓷，又称为高性能陶瓷、精细陶瓷、高技术陶瓷等，是指采用高纯度、超细人工合成或精选的无机化合物为原料，具有精确的化学组成、精密的制造加工技术和结构设计，并具有优异的力 学、声、光、热、电、生物等特性的陶瓷。 [1]由于先进陶瓷各种功能的不断发现，在微电子工业、通讯产业、自动化控制和未来智能化技术等方面作为支撑材料的地位将日益明显，其市场容量将不断提升。 1.2先进陶瓷的分类 先进陶瓷按化学成分可分为氧化物 陶瓷、氮化物陶瓷、碳化物陶瓷、硼化物陶瓷、硅化物陶瓷、氟化物陶瓷、硫化物陶瓷等。按性能和用途，可分为功能陶瓷和结构陶瓷两大类。功能陶瓷主要基于材料的特殊功能，具有电气性能、磁性、生物特性、热敏性和光学特性等特点。 2.国内先进陶瓷的发展现状 我国先进陶瓷研究始于20世纪50年代，随着国际上先进陶瓷跨越式的发展，20世纪70年代以来国内诸多高校和科研院所开始重视先进陶瓷材料研 究，并取得了一系列创新性成果。其中，我国创新性地将纤维补强陶瓷基复合材料应用于战略导弹和各类卫星天线窗的保护框上;多元氮陶瓷相图的研究在国 际上有较高的影响，多相复合陶瓷概念的提出促成了一大批具有优异综合性能的新材料诞生。20世纪90年代在纳米陶瓷粉体制备与团聚方面的研究，以及

生物陶瓷材料的研究进展

摘要：生物陶瓷是一种具有与生物体或生物化学有关的区别于传统材料的新型材料，生物陶瓷有着传统陶瓷所不具备的优异性能。生物陶瓷在医学上的应用将极大的促进生物陶瓷的发展。与有机高分子材料相比生物体陶瓷耐热性好,便于进行高压灭菌等。本文通过大量的文献阅读介绍了生物陶瓷的分类，生物陶瓷的物理化学性质以及生物陶瓷的应用前景。此外本文还对一些生物陶瓷生产工艺做了简单介绍，并对生物陶瓷未来的发展做了合理展望。 关键词：特殊功能，纳米生物医用，生产工艺 1.生物陶瓷的分类及应用 生物陶瓷材料根据其在生物体内的活性可分为惰性生物陶瓷材料和活性生物陶瓷材料。 1.1惰性生物用瓷 生物惰性陶瓷主要是指化学性能稳定, 生物相溶性好的陶瓷材料。这类陶瓷材料的结构都比较稳定, 分子中的键力较强, 而且都具有较高的机械强度, 耐磨性以及化学稳定性, 它主要有氧化铝陶瓷、单晶陶瓷、氧化锆陶瓷、玻璃陶瓷等, 又分为以下几种： 1.1.1单晶、多晶和多孔氧化铝 单晶氧化铝：具有相当高的抗弯强度,耐磨性能好, 耐热性好, 可以直接与骨固定。已被用作人工骨、牙根、关节、螺栓。并且该螺栓不生锈, 也不会溶解出有害离子, 与金属螺栓不同, 勿需取出体外。60 年代后期, 广泛用作硬组织修复。多晶化学性能十分稳定, 几乎不与组织液发生任何化学反应, 硬度高,机械强度高。总之氧化铝陶瓷具有良好的组织亲和性, 这是因为其表面具有亲水性, 即氧化铝结晶表面氧原子能捕获水分子而产生极化现象, 结果在其表面覆盖一层羟基, 它能吸附水分子, 在表面形成亲水层, 使表面呈强极性, 易被组织液浸润。在极性层外间构成水——金属离子——蛋白质的“三明治”式结构, 形成周期的氧化铝生物相容性。 氧化铝陶瓷和单晶氧化铝。氧化铝陶瓷由氧化铝粉料烧结制成, 单晶氧化铝可用引上法或火焰熔融法制取。氧化铝陶瓷表面为亲水性, 与生物体组织有良好的生物亲合性。目前, 在临床实用中除做人造骨、人造关节外, 还可制接骨用螺钉。 1.1.2氧化锆陶瓷 部分稳定的氧化锆和氧化铝一样, 生物相容性良好, 在人体内稳定性高, 且比氧化铝断裂韧性、耐磨性更高, 有利减少植入物尺寸和实现低摩擦、磨损, 用以制造牙根、骨、股关节、复合陶瓷人工骨、瓣膜等。 1.1.3碳素类陶瓷 包括碳素、玻璃碳、碳纤维及热解石墨等, 其成分是碳元素, 玻璃碳的强度差, 在1300～ 1500℃加热分解碳氢化合物得到的热解石墨微粒, 质地致密 坚硬; 碳纤维强度大, 挠性好。在20 世纪60 年代人们发现它们具有血液相容

先进结构陶瓷复习_(答案汇总)

1、传统陶瓷与先进陶瓷如何划分？它们的发展过程有何特点？ 答：先进陶瓷与传统陶瓷的区别，可以从以下几方面来说明。 ①原料：传统陶瓷以天然的粘土为主要原料，而先进陶瓷原料是人工提纯、人工化合 成的高纯度物质。 ②粒度：传统陶瓷的粉粒大小在0.1毫米以上，而先进的粉粒大小在0.01以下，有的 达到纳米级别。 ③制作工艺：先进陶瓷的成型方法也很多，有模压成型、等静压成型、注射成型、热压 铸、流涎成型等，在烧结方面，温度要求更高，条件要求更严，方法也很多， 有热压烧结、热等反应烧结、真空烧结、微波烧结、等离子烧结、自蔓燃烧结 等，突破了传统陶瓷以炉窑为主要生产的烧结方式。 ④加工：传统陶瓷一般不需要二次加工，先进陶瓷烧结成型后，能够进行切割、打孔、 磨削、抛光等精密加工。（5、6点为资料中追加） ⑤性能应用：先进陶瓷具有不同的特殊性质和功能，如高强度、高硬度、耐腐蚀、导电、 绝缘以及在磁、电、光、声、生物工程各方面具有的特殊功能，从而使其在高 温、机械、电子、计算机、宇航、医学工程等各方面得到广泛的应用。 ⑥显微结构：普通陶瓷主要由莫来石以及SiO2为主，而先进陶瓷则以单一相构成。 2、与金属比，陶瓷的结构和性能特点？为什么陶瓷一般具有高强度和高硬度？答：①结构：金属部原子间结合的化学键为金属件，陶瓷材料的原子间结合力主要为离子键、共价键或离子–共价混合键； 陶瓷材料显微结构的不均匀性和复杂性（书P1-2） 性能：优点：高熔点、高强度、耐磨损、耐腐蚀； 缺点：脆性大、难加工、可靠性与重现性差（书P2） ②原因：上述陶瓷部的几种结合键具有很高的方向性，结合力较强，破坏化学键所需 能量较大，故硬度与硬度都较高，同时陶瓷材料化学键决定了其在室温下几乎 不能产生滑移或位错运动，因此很难产生塑性变型，室温下只有一个较高的 断裂强度。 3、如何评价陶瓷材料的力学性能？如何提高材料力学性能？ 答：强度方面从抗拉、抗压、抗弯以及抗热冲击性能评价；韧性方面通过单刃开口梁法或压痕法测量评价，硬度则主要通过维氏硬度和洛氏硬度进行评价； 通过颗粒弥散、纤维及晶须强化增韧来改善陶瓷的力学性能（求补充） 4、影响陶瓷抗热震性的因素主要有哪些？ 答：影响因素主要有热应力、导热系数、热膨胀系数、弹性模量、断裂能、强度和韧性等； ①导热系数高，材料各部分温差较小，抗热震性较好；②热膨胀系数较小，材料部热应 力较小，抗热震性较好；③弹性模量较小，在热冲击中可以通过变形来部分抵消热应力，从而提高抗热震性；④强度大，韧性强都能使材料抗热应力而不至于破坏，改善热震性。 （答案为材料物理性能书P133） 5、目前先进陶瓷的发展趋势和研究热点有哪些？ 答：课本P1：①组成复合化；②结构纳米化；③结构可设计（功能化） PPT：①结构微细化、纳米化；②结构—功能一体化；③组成可设计、复合化； ④制备低成本化；⑤性能挖掘潜力大，发现新材料几率高

简述陶瓷材料的发展

简述陶瓷材料的发展 090201 王宇辰20090536 摘要先进陶瓷材料因其具有高熔点、高强度、高硬度、耐磨损、抗腐蚀和抗氧化等优良特性, 在许多应用领域有着金属等其它材料不可替代的地位。本文综述了先进结构陶瓷材料的研究应用现状和发展趋势。 关键词先进陶瓷，结构陶瓷，研究进展 1 前言 20 世纪60 年代以来，新技术革命的浪潮席卷全球，计算机、微电子、通信、激光、新能源、航天、海洋和生物工程等新兴技术的出现和发展，对材料提出了很高的要求，能够满足这些要求的先进陶瓷材料应运而生，并在这些技术革命中发挥着重要的作用，同时也极大地促进了陶瓷科学的发展和应用，使陶瓷材料又一次焕发出了青春, 在尖端科学领域得到广泛的应用, 如航天、航空、汽车、体育、建筑、医疗等领域。先进陶瓷是有别于传统陶瓷而言的，不同国家和不同专业领域对先进陶瓷有不同叫法。先进陶瓷也称高技术陶瓷、精细陶瓷、新型陶瓷、近代陶瓷、高性能陶瓷、特种陶瓷、工程陶瓷等。先进陶瓷是在传统陶瓷的基础上发展起来的，但远远超出了传统陶瓷的范畴，是陶瓷发展史上一次革命性的变化。通常认为，先进陶瓷是指采用高度精选的原料，具有能精确控制的化学组成，按照便于进行的结构设计及便于控制的制备方法进行制造、加工的，具有优异特性的陶瓷。先进陶瓷按用途可分为结构陶瓷和功能陶瓷两大类。结构陶瓷是指用于各种结构部件，以发挥其机械、热、化学相生物等功能的高性能陶瓷。功能陶瓷是指那些可利用电、磁、声、光、热、弹等性质或其耦合效应以实现某种使用功能的先进陶瓷。先进结构陶瓷材料由于具有一系列优异的性能，在节约能源、节约贵重金属资源、促进环保、提高生产效率、延长机器设备寿命、保证高新技术和尖端技术的实现方面都发挥了积极的作用。本文着重介绍近年来结构陶瓷的研究进展及发展趋势。 1 生产工艺技术方面的新进展 1）在粉末制备方面：目前最引人注目的是超高温技术。利用超高温技术不但可廉价地研制特种陶瓷，还可廉价地研制新型玻璃，如光纤维、磁性玻璃、混合集成电路板、零膨胀结晶玻璃、高强度玻璃、人造骨头和齿棍等。此外，利用超高温技术还可以研制出像钽、钼、钨、钒铁合金和钛等能够应用于太空飞行、海洋、核聚变等尖端领域的材料。例如日本在4000~15000℃和一个大气压以下制造金钢石，其效率比现在普遍采用的低温低压等离子体技术高一百二十倍。 超高温技术具有如下优点：能生产出用以往方法所不能生产的物质；能够获得纯度极高的物质；生产率会大幅度提高；可使作业程序简化、易行。目前，在超高温技术方面居领先地位的是日本。据统计，2000年日本超高温技术的特种陶瓷市场规模也将会超过20万亿日元。此外，溶解法制备粉末、化学气相沉积法制备陶瓷粉末、溶胶、凝胶法生产莫来石超细粉末以及等离子体气相反应法等也引起了人们的关注。在这几种方法中，绝大部分是近年开发研究出来的或是在近期得以完善的。 2）成型方面：特种陶瓷成型方法大体分为干法成型和湿法成型两大类， 干法成型包括钢模压制成型、等静压成型、超高压成型、粉末电磁成型等； 湿法成型大致可分为塑性成型和胶态浇注成型两大类。