讲解陶瓷复合材料性能和种类

  微晶陶瓷是一种导热高、不膨胀的新颖陶瓷材料。该陶瓷材料具有热导率高和热膨胀系数接近于零，不吸水，绝缘性能好，产品结构致密均匀，抗冲击、耐磨与耐腐蚀等优良性能，外观平滑光亮，有较高的远红外发射率等特征。

类型

       微晶陶瓷的种类繁多，如按照功能相不同进行分类，主要有以下七类。

1金属单质微晶陶瓷 传统的该类微晶陶瓷的典型是光敏微晶陶瓷，如用溶胶-凝胶法将金属单质Au、Ag等在SiO2玻璃中均匀析出形成的具有复相结构的材料，却具有独特的光学性能和半导体特性，其在压敏、气敏、湿敏等领域具有广泛的潜在应用。

2氧化物半导体微晶陶瓷 以氧化物半导体如FeO、CdO、ZnO等过渡金属氧化物与玻璃形成的复相结构，通常具有良好的电性能，这类材料在电压敏等方面有着广阔的应用前景。

3 化合物半导体微晶陶瓷 以PbS，CdS，CdTe，Zn1-xCdxS等II-IV族化合物，以及AlP等III-V族化合物半导体与玻璃复合形成的一类新型精细复合功能材料，在非线性光学、光致发光等领域具有优良的性能和良好的应用前景。

4铁电微晶陶瓷 早在上世纪六十年代，人们就采用熔融工艺研究铁电微晶陶瓷，主要包括PbTiO3、BaTiO3、NaNbO3等体系。这些 材料具有良好的介电频率和介电温度特性，它对研究铁电体尺寸效应，对制备高性能电介质材料和微电子厚膜浆料等方面具有重要的理论和实用价值。

5 铁磁微晶陶瓷 该类由BiFeO3、MnFe2O4、ZnFe2O4等铁磁相和玻璃相复合制备而成。对铁磁性微晶陶瓷传统工艺已有广泛的研究，铁磁微晶陶瓷材料在磁光控制、吸波材料、微波器件等具有重要的应用价值。

6生物微晶陶瓷 将有生物活性的功能晶相(如羟基磷灰石等)与玻璃相复合;或将生物酶与玻璃相复合形成生物复相微晶陶瓷，使无机界与生物界联系起来，开辟了一个全新的新材料领域。

7光学微晶陶瓷 将光变色晶相与玻璃复合形成的光致变色微晶陶瓷，甚至将光变色染料、激光染料等有机功能相与玻璃相复合，形成性能优良的非线性光学材料。

制备技术

1熔融法 最早的微晶陶瓷是用熔融法制备的，至今熔融法仍然是制备微晶陶瓷的主要方法。其工艺流程为：在原料中加入一定量的晶核剂(如ZrO2，CuO，Cr2O3 等)并混合均匀，于1300～1500℃高温下熔制，均化后将玻璃熔体成型，经退火后在一定温度下进行核化和晶化，以获得晶粒细小且结构均匀的微晶陶瓷制品。熔融法的最大特点是可沿用任何一种玻璃的成型方法，如压延、压制、吹制拉制、浇注等;与通常的陶瓷成型工艺相比，适合自动化操作和制备形状复杂、尺寸精确的制品。

2烧结法 烧结法制备微晶陶瓷的工艺流程如下为：配料→熔制→水淬→粉碎→过筛→成型→烧结→加工。 烧结法制备微晶陶瓷不需要通过玻璃形成阶段，因此适于高温熔制的玻璃以及难以形成玻璃的微晶陶瓷的制备，如高温微晶陶瓷材料等。用该法制备的微晶陶瓷中可存在含量较高的氧化锆、莫来石、尖晶石等耐高温晶相。如将MgO-Al2O3-SiO2系统玻璃粉碎后与方镁石混合烧结，形成莫来石质微晶陶瓷，耐温高达 1250℃。此外，烧结法还有一个显著的特点，即玻璃经过水淬后，颗粒细小，比表面积增加，比熔融法制得的玻璃更易于晶化，因而有时可以不使用晶核剂，也可以制备出性能良好的微晶陶瓷材料。烧结法制备的微晶陶瓷主要集中在CaO-Al2O3-SiO2，Li2O-Al2O3-SiO2，MgO- Al2O3-SiO2，等系统。

3溶胶-凝胶法 最早是用来制备玻璃的，但近十多年来，一直是玻璃与陶瓷等先进材料制备技术的研究热点。溶胶-凝胶法的主要优点是：(1)可以得到均质高纯材料;(2)可防止某些组分挥发并减少污染;(3)其制备温度比传统方法低得多，(4)可扩展组成范围，制备传统方法无法制备的材料，如不能形成玻璃的系统和具有高液相组成的微晶陶瓷。用溶胶-凝胶法制备的微晶陶瓷主要为具有高温、高强、高韧性以及其它特殊性能的高新技术材料。

4强韧化技术 为了获得力学性能优良的材料，可在微晶陶瓷制备过程中采用一些特珠工艺，如表面涂层和离子交换法等工艺方法。其中表面涂层适用于高膨胀系数的微晶陶瓷，强化后的材料强度可提高3～5倍，对于低膨胀的微晶陶瓷，一般采用离子交换法。微晶陶瓷的微观结构对材料的力学性能有很大影响，采用热挤压、温度梯度等方法使晶体定向生长，可大幅度提高力学性能。此外，还可以在微晶陶瓷中加入高强度的纤维或晶须制成高强度的复合材料。

性能与用途

微晶陶瓷集中了多种优良性能，如机械强度高、耐磨耐腐蚀、抗氧化性好、电学性质优良、膨胀系数可调、热稳定性好等，不仅适于代替传统材料以获得更好的经济效益和改善工作条件，而且开辟了一个没有替代材料可以满足其技术要求的全新领域，从而在许多领域获得了广泛的应用。

1航天工业 利用其强度高，质轻及优良的热学性能，可用作飞机、人造地球卫星等的结构材料，如高速飞机的机翼前缘、喷气式发动机喷嘴、主晶相为堇青石，通过浇注法制造的雷达天线罩已被广泛应用。

2建筑装饰 微晶陶瓷强度高、化学稳定性好，已经广泛用于建筑物的装饰领域。如微晶陶瓷玻化砖是在玻化瓷的表面复合一层微晶陶瓷的新型复合建筑材料，在机械强度、不吸污(吸水率为零，不会被茶、颜料和油污所污染)、白度、光泽度、耐化学试剂侵蚀、耐磨、耐腐蚀、放射性、热膨胀系数和热稳定性等方面远远优于普通陶瓷玻化砖，从而得到广泛的应用。

3机械工业 微晶陶瓷具有良好的机械性能且能获得极光滑的表面，适用于作轴承;利用其强度高、耐磨性好的特点，可取代钢材制造斜槽、球磨机内衬以及研磨体;另外，还可制造特种切削工具、离合器、旋转叶片、活塞头等。

4电力电子工业 微晶陶瓷的膨胀系数可在很大范围内变化，能与金属很好地焊接在一起;它的电性能优良以及在高温下尺寸稳定，能用于制造各种类型的绝缘体、电路板、整流罩、电容器、滤波器和混频器等。

5化工领域 微晶陶瓷的化学稳定性好，耐磨，被用于制造输送腐蚀性液体的管道、阀门、泵等，还可用作反应器、电解池及搅拌器的内衬。另外，在核工业中，微晶陶瓷可用于制造反应控制棒、反应堆用密封剂、核废料储存材料，多孔复相微晶陶瓷可应用于过滤器、催化载体和气体传感器等;复相微晶陶瓷可应用于制备热交换器等。

6 生物医学 具有梯度构造的CaO-P2O5-Al2O3-B2O3系生物微晶陶瓷与天然牙齿有相近的外观，可用于人工齿冠修复;铁钙硅铁磁体微晶陶瓷可将磁带生热所需的强磁性与良好的生物相容性结合，能满足温热治癌的要求;此外，微晶陶瓷在骨骼移植等方面已得到了应用。