先进陶瓷  （advanced ceramic） 以精制的高纯、超细人工合成的无机化合物为原料，采用精密控制的制备工艺烧结，具有远胜过以往传统陶瓷性能的新一代陶瓷，又称为高性能陶瓷、精细陶瓷、新型陶瓷或者高技术陶瓷。传统陶瓷主要指陶瓷器、玻璃、水泥和耐火材料。化学组成均为硅酸盐类，因此亦称为硅酸盐材料。广义的先进陶瓷包括人工单晶、非晶态、陶瓷及其复合材料、半导体、耐火材料及水泥，也称之无机非金属材料。通常所述的先进陶瓷，尽管品种繁多，按照功能和用途大致分为三大类：（1）功能陶瓷（又称电子陶瓷）指那些利用电、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，其特点是品种多、产量大、价格低、应用广、功能全、更新快。可以民用为主；也可用于高新技术和xx技术，如水声、光电子、红外技术等；（2）结构陶瓷（又称工程陶瓷），指发挥其机械、热、化学等功能的用于各种结构部件的先进陶瓷，主要用于要求耐高温、耐腐蚀、耐磨损的部件，如机械密封、陶瓷轴承、球阀、缸套、刀具等，本世纪80年代世界陶瓷热的兴起，推动了结构陶瓷的发展；（3）生物陶瓷，指发挥其生物和化学等功能的先进陶瓷，主要用于人造骨、人工关节、固定酶载体、催化剂等，与金属生物材料和高分子生物材料相比，生物陶瓷具有更好的生物相容性和化学稳定性。先进陶瓷的发展趋势有三个：（1）由单相、高纯材料向多相复合陶瓷方向发展，它包括纤维（或晶须）补强的陶瓷基复合材料；异相颗粒弥散强化复合陶瓷；梯度功能复合材料以及纳米－微米复合材料；（2）从微米尺度（从粉体到显微结构）向纳米级方向（1～数百纳米）发展，即向介于原子或分子与常规的微米结构之间的过渡性结构区发展。将出现与以往的微米级陶瓷材料不同的化学和物理性质，如超塑性、电、磁性能的变化；（3）陶瓷材料的裁剪与设计，随制备科学的进步，相图等基础知识的积累；组成、显微结构之间关系的规律性了解，为材料的性能剪裁和按性能设计材料提供丰硕的科学基础，使之在理论上和工艺上均成可能。

功能陶瓷 （functional ceramic）指那些利用其电、磁、声、光、热、弹等直接效应及其耦合效应所提供的一种或多种性质来实现某种使用功能的先进陶瓷，又称电子陶瓷。其特点是品种多、产量大、价格低、应用广、功能全、技术高、更新快。通过对复杂多元氧化物系统的化学、物理学及组成、结构和使用效能间关系的研究，发现了一大批具有优异性能或特殊功能的功能陶瓷，并借助离子置换、掺杂等方法调节、优化其性能。在此基础上功能陶瓷新材料的研究开始从经验式的探索逐步走向按所需性能进行材料设计。为提高材料的烧结性、均匀性和可靠性，发展了以溶胶－凝胶法等化学方法制备粉体原料以及烧结新技术，并相应的研究了原料与陶瓷制备过程中的反应过程、表面与界面科学、显微结构的形成与变化以及这些因素对陶瓷性能的影响。纳米功能陶瓷的出现表明其研究已开始深入到介于宏观与原子尺度之间的纳米层次，对深入了解功能陶瓷的性能以及开拓其新应用，无疑将起重要的作用。近年来，在功能陶瓷薄膜、多层结构、超晶格材料、复合材料、机敏材料等新材料获得迅速发展的同时对陶瓷薄膜制备技术、表面与界面的结构与性质、陶瓷的集成、复合与微加工技术研究日益受到重视。功能陶瓷的发展趋势是：（1）材料的组成变得越来越复杂；（2）高纯、超细粉体的化学制备逐渐进入工业化规模生产；（3）烧结温度不断降低，微波烧结、自蔓延烧结、快速烧结等新烧结工艺日趋成熟；（4）制备工艺净洁化的重要性日益突出；（5）低维材料、多层结构日益受到重视；（6）功能陶瓷的复合技术受到日益重视；（7）机敏陶瓷（灵巧陶瓷，smart ceramic）进入研究和开发阶段。

多相复合陶瓷（multiphase composite ceramic）：在陶瓷基体中引入第二相材料，使单体陶瓷获得补强、增韧的材料，又称复相陶瓷。因基体为陶瓷，也可以称之为广义的陶瓷基复合材料：主要途径有（1）纤维（或晶须）增韧补强复合材料，以碳化硅纤维（或晶须）为补强剂，以非氧化物为主的基体的复相材料发展前途{zd0}。这类陶瓷基复合材料适合于1200～1700℃的环境，超过1700℃则是碳/碳复合材料。在制备这类材料时首先应考虑纤维（或者晶须）在化学与物理上与基体陶瓷的相容性。前者指在制造和使用的温度下不发生化学反应以及不会引起性能退化；后者指两者在热膨胀系数和弹性模量上匹配，通常是纤维的热膨胀系数和弹性模量大于陶瓷基体，使基体处于受压状态。(2)异相颗粒弥散强化复相陶瓷，它是新的补强增韧的方法。同样存在异相颗粒与基体间热膨胀系数和弹性模量差别。但由于颗粒弥散复相陶瓷具有工艺重复性好、可靠性高的特点以及成本较低的优点，具有较好的应用前景。（3）自补强复相陶瓷，亦称原位生长（in-situ）复相陶瓷，是通过工艺因素控制，既可生长出长径比较大的晶粒，起到类似晶须补强的作用而又可形成两（多）相复合陶瓷材料。前者如Si₃N₄基体，经合适的工艺条件控制可生长出长径比为10：1的晶粒；后者如从Y-Si-Al-N相图中找出α和β-Sialon共存相区，选择兼有α-β‘-Sialon特性的复相陶瓷。（4）梯度功能复合陶瓷，又称倾斜功能陶瓷材料。材料的一个断面是具有结构作用的金属材料，再逐层掺入无机化合物，使另外一端成为具有特殊功能的无机材料。最近将此概念扩展，将SiC烧结体，用热等静压（HIP）氮气氛处理，使表面形成Si₃N₄，制成Si₃N₄/SiC梯度复相陶瓷材料，其性能较纯SiC有较大幅度提高。利用“梯度”这一概念可构思出一系列新材料。（5）纳米复相陶瓷，包括晶内纳米复合（纳米粒子进入到较大的相的晶粒中）和晶间纳米复合（纳米晶粒分布于较大母相晶粒的晶界处），由此得到纳米－微米复相陶瓷材料，统称纳米复相陶瓷，关键是材料中纳米相晶粒和微米级母相晶粒之间均匀分散。多相陶瓷是改进单体陶瓷材料力学性能的一条很好途径，可以各种不同补强增韧机制同时起作用，产生叠加效应。如纤维（或晶须）与异相颗粒同时起补强增韧作用。多相复合陶瓷制备工艺主要有：（1）气－液金属反应；（2）化学气相渗透（CVI）；(3)自蔓延燃烧合成（SHS）;(4)化学气相沉积；（5）传统热压工艺；（6）聚合物渗透与分解；（7）热等静压（HIP）等。

参考文献：师昌绪. 材料大辞典.北京：化学工业出版社，1994

这篇文章发布于 2010年07月12日，星期一，11:20，归类于 。 您可以留下评论，或者从您的站点