陶瓷材料从广义上说就是无机非金属材料,包括水泥、玻璃、搪瓷、砖、瓦等。它们是利用无机非金属为主要原料制成的。狭义上来说,陶瓷材料只包括普通陶瓷和特种陶瓷。普通陶瓷是以黏土类、长石类、石英类等天然矿物为原料,经粉碎混合、磨细、成型、施釉、干燥、烧成等工序制成的产品。特种陶瓷是一类性能特殊的陶瓷,它具有抗高温、超强度、多功能等优良性能,是采用精密控制工艺烧结的高性能陶瓷,因此又称先进陶瓷或新型陶瓷。
1、普通陶瓷
普通陶瓷即传统陶瓷,主要用作日用器皿和建筑、卫生、工艺美术制品。普通陶瓷由于还具有优良的绝缘和耐化学腐蚀等性能,近代还大量用于电力工业和化学工业中。
普通陶瓷按用途进行分类,可以分为日用陶瓷、建筑卫生陶瓷、化学工业陶瓷和电力工业陶瓷等;若按吸水率(或气孔率))的大小及烧结程度(而不是有无釉面)分类,可以分为陶器和瓷器两类。
(1)陶器
陶器,是用黏土或陶土经捏制成形后烧制而成的器具。它是人类最早利用化学变化改变天然物性质的产物,是人类社会由旧石器时代发展到新石器时代的标志之一。
陶器通常有一定的吸水率,与瓷器相比,其致密程度较低,断面粗糙无光,制品不透明.机械强度低。我国著名的文物唐三彩和秦兵马俑均属于陶器。
(2)瓷器
瓷器是以瓷土、长石、石英等矿物为原料,在~℃温度下烧结而成的。它从陶器发展演变而来,是中国古代的伟大发明之一。大约在公元前16世纪的商代中期,中国就出现了早期的瓷器。至宋代时,名瓷名窑已遍及大半个中国,是瓷业最为繁荣的时期。当时的汝窑、官窑、哥窑、钧窑和定窑并称为宋代五大名窑,比较有名的还有柴窑和建窑。被称为瓷都的江西景德镇在元代出产的青花瓷已成为瓷器的代表。
瓷器主要用作容器、餐具、装饰品等。作为古代中国的奢侈品之一,瓷器通过各种贸易渠道传到世界各个国家。在英文中瓷器(china)与中国(China)同为一词,充分说明外国人认为中国瓷器因精美绝伦而可以代表中国。
瓷器由于气孔率极低、不渗水、质地硬、强度大、耐高温、抗氧化和腐蚀等特性,近代还大量用于电力工业和化学工业中。
①电瓷
电瓷是电力工业、有线通信、交通、照明以及家用电器中极其重要的绝缘材料。为此,电瓷一般要求机械强度高、绝缘性好、化学稳定性良好。电磁一般按照工作电压进行分类,用于1kV以下的称作低压电瓷,用于1~kV的称作高压电瓷,面而用于kV以上的称作超高压电瓷。
②化工瓷
化工瓷是现代化学工业生产中采用的一种无机非金属耐腐蚀材料。它具有优异的耐腐蚀性能,除氢氟酸、氟硅酸和热浓碱之外,在所有的无机酸和有机酸等介质中,几乎不受侵蚀;同时,它还具有硬度高、耐压强度高、耐磨度高、不易老化、不易污染介质等特点。但其也有脆性大,冲击韧性和抗张强度低,不易加工,导热性和耐急热急冷性能差等缺点。化工瓷被广泛应用于石油、化工、化纤、化肥、印刷等各个领域。
2、先进陶瓷
普通陶瓷主要采用天然的岩石、矿物、黏土等材料作为原料,而先进陶瓷则是采用人工合成的高纯度无机化合物为原料,在严格控制的条件下经成型、烧结和其他处理而制成的具有微细结晶组织的无机材料。它具有一系列优越的物理、化学和生物性能,其应用范围是普通陶瓷远远不能相比的,这类陶瓷又称为特种陶瓷或精细陶瓷。
先进陶瓷是20世纪发展起来的,在现代化生产和科学技术的推动和培育下,它们繁殖得非常快,尤其在近二三十年,新品种层出不穷,令人眼花缭乱。先进陶瓷按照化学组成不同,可以分为∶
(1)氧化物陶瓷,氧化铝、氧化错、氧化镁、氧化钙、氧化皱、氧化锌、氧化忆、二氧化钛、二氧化针、三氧化铀等。
(2)氮化物陶瓷,氮化硅、氮化铝、氮化硼、氮化铀等。(3)碳化物陶瓷,碳化硅、碳化硼、碳化铀等。(4)硼化物陶瓷,硼化错、硼化钢等。(5)硅化物陶瓷,二硅化钼等。
(6)氟化物陶瓷,氟化镁、氟化钙、三氟化锏等。(7)硫化物陶瓷,硫化锌、硫化饰等。
(8)其他,砷化物陶瓷、晒化物陶瓷、确化物陶瓷等。
3、特种陶瓷
特种陶瓷由于拥有众多优异的性能,因而不同的领域内发挥着重要的作用。
(1)耐热性能优良的特种陶瓷可作为超高温材料用于与原子
能有关的高温结构材料、高温电极材料等。
(2)隔热性优良的特种陶瓷可作为新的高温隔热材料,用于高温加热炉、热处理妒、高温反应容器、核反应堆等。
(3)导热性优良的特种陶瓷可作为内部装有大规模集成电路和超大规模集成电路电子器件的散热片。
(4)耐磨性优良的硬质特种陶瓷用途广泛,如今的工作主要是集中在轴承、切削刀具方面。
(5)高强度的陶瓷可用于燃气轮机的燃烧器、叶片、涡轮、套管等;在加工机械上可用于机床、轴承、燃烧喷嘴等。这方面的工作开展得较多,许多国家(如美国、日本、德国等都投入了大量的人力和物力,试图取得领先地位。这类陶瓷有氮化硅、碳化硅、氮化铝、氧化铅等。
(6)具有润滑性的陶瓷(如六方晶型氮化硼)极为引人注目,国外正在加紧研究。
(7)在生物陶瓷方面,可将氧化铝、磷石炭等用作人工牙齿、人工骨、人工关节等。
(8)一些具有其他特殊用途的功能性新型陶瓷(如远红外陶瓷等)也已开始在工业及民用领域发挥其独到的作用。
中国作为四大文明古国之一,为人类的发展和社会的进步做出来卓越的贡献,其中陶瓷的发明和发展更具有独特的意义,中国瓷器凝聚了历代工匠的心血、汗水与智慧,集聚了时代和民族的精华,随着科学技术的发展,人们可以预期现代陶瓷将会更快地发展,产生更多更新的品种,应用更加广泛、技术更加先进!