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
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
结构陶瓷
功能陶瓷
陶瓷耐火材料
玻 璃
按用途分类
? 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,
原料煅烧 配料 球磨 成形 烧结
? 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
? 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
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
第四节 玻 璃
主 要
原 料
反应
条件 玻璃窑中发生的主要反应 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 特 性 用 途
普通玻璃 再高温下易软化 窗玻璃、玻璃瓶、玻璃杯等
石英玻璃 膨胀系数小，耐酸碱，
强度大，滤光
化学仪器，高压水银灯，紫
外灯，光导纤维，压电晶体
等
光学玻璃 透光性能好，有折光
和色散性
眼镜片，照相机，显微镜，
望远镜用凸凹透镜等光学仪
器
玻璃纤维 耐腐蚀，不怕烧，不
导电，不吸水，隔热，
吸声，防蛀虫
太空飞行员的衣服，玻璃钢
等
钢化玻璃 耐高温，耐腐蚀，强
度大，质轻，抗震裂
运动器材，微波通讯器材，
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
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
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
结构陶瓷
功能陶瓷
陶瓷耐火材料
玻 璃
按用途分类
? 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,
原料煅烧 配料 球磨 成形 烧结
? 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
? 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
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
第四节 玻 璃
主 要
原 料
反应
条件 玻璃窑中发生的主要反应 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 特 性 用 途
普通玻璃 再高温下易软化 窗玻璃、玻璃瓶、玻璃杯等
石英玻璃 膨胀系数小，耐酸碱，
强度大，滤光
化学仪器，高压水银灯，紫
外灯，光导纤维，压电晶体
等
光学玻璃 透光性能好，有折光
和色散性
眼镜片，照相机，显微镜，
望远镜用凸凹透镜等光学仪
器
玻璃纤维 耐腐蚀，不怕烧，不
导电，不吸水，隔热，
吸声，防蛀虫
太空飞行员的衣服，玻璃钢
等
钢化玻璃 耐高温，耐腐蚀，强
度大，质轻，抗震裂
运动器材，微波通讯器材，
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
