先進陶瓷通常指的是采用高純度、超細人工合成或精選的無機化合物為原料，具有精確的化學組成，精密的制造加工技術和結構設計，并具有優(yōu)異特性的陶瓷。先進陶瓷按種類可分為具有高強度、高硬度、耐高溫、耐腐蝕、抗氧化等特點的結構陶瓷，以及具有電氣性能、磁性、生物特性、熱敏性和光學特性等特點的功能陶瓷。先進陶瓷廣泛應用于高溫、腐蝕，電子、光學領域，作為一種新興材料，以其優(yōu)異的性能在材料領域獨樹一幟，受到人們的高度重視，在未來的社會中將發(fā)揮重要的作用。

一、結構陶瓷

結構陶瓷主要有：切削工具、模具、耐磨零件、泵和閥部件、發(fā)動機部件、熱交換器和裝甲等。主要材料有氮化硅(Si3N4)、碳化硅(SiC)、二氧化鋯(ZrO2)、碳化硼(B4C)、二硼化鈦(TiB2)、氧化鋁(A12O3)和賽隆(Sialon)等。

（1）Si3N4基陶瓷材料

C纖維增強Si3N4基陶瓷材料，用ZrO2的變相效應防止由于纖維與基體的熱膨脹系數上的不匹配而產生的裂紋，所獲得的復合材料的斷裂韌性提高5倍。氮化硅陶瓷以其優(yōu)異的綜合性能和豐富的資源成為高性能陶瓷中最有應用潛力的一種切削工具，每年約有140噸氮化硅粉末用于刀具制造，價值約3億美元。

（2）碳化硅基陶瓷

用熱壓工藝制得的碳化硅陶瓷，其密度可以接近理論密度，彎曲強度即使在1400℃左右的高溫仍可達到500～600MPa。用CVI法制得的C纖維補強的碳化硅復合材料，強度為520MPa，而斷裂韌性達到16.5MPa·m。加入25vol％TiB的碳化硅復相陶瓷，如果嚴格控制起始的顆粒尺寸，可使強度達到888MPa，斷裂強度達到8.8MPa·m?？梢哉f碳化硅是高溫空氣中強度最高的材料，其熱導率僅次于氧化鈹陶瓷材料。中國有很多企業(yè)生產碳化硅粉 ，其中很大一部分出口，但是主要都是低品味的用于制造耐火磚用的碳化硅粉。東歐有15萬噸／年的生產能力，北美的生產量為10萬噸／年。高純、高活性的碳化硅微細粉價格很高，為14-40美元／公斤，年需求額約1500萬美元，這種粉末用于制造高性能的碳化硅陶瓷。

（3）氧化鋯增韌陶瓷

氧化鋯增韌陶瓷在結構陶瓷研究中取得了重大的進展，經過增韌的陶瓷品種也很多，目前已經知道的可使氧化鋯穩(wěn)定的添加物有：氧化鎂、氧化鈣、氧化鑭、氧化釔、氧化鈰等單一的氧化物或它們的復合氧化物。被增韌的材料，除了穩(wěn)定的氧化鋯以外，還有氧化鋁、氧化釷、尖晶石、莫來石等氧化物陶瓷。在氧化鋁中添加16vol％的氧化鋯增韌處理，得到材料的強度為1200MPa，斷裂韌性為15.0MPa.m。氧化鋯增韌陶瓷材料在室溫下具有最高的強度和斷裂韌性，今后將著重提高其高溫的性能。

二、功能陶瓷

功能陶瓷是知識和技術密集型產品。人們先后發(fā)現了氧化物導體，固體電解質，壓電、非線性光學材料，鐵氧體、記憶材料，太陽能電池，高溫氧化物超導體等。隨著電子產品向輕薄短小、多功能、高可靠性和高密度表面、高集成化的發(fā)展，功能材料也有著不斷的發(fā)展。

功能陶瓷的品種繁多，這類材料具有微波介電性能、氣敏性能、超導性能、電阻梯度性能、鐵電性能及其相變行為、多層驅動性、弛豫性能等多種優(yōu)良的功能，應用十分廣泛。

（1）電子絕緣材料

目前國內外常用的電子絕緣材料是Al2O3。近年來出現的新型電子絕緣材料，如AlN陶瓷，具有高強度、高絕緣性、低介電常數、高的熱導率等優(yōu)良的性能，且其熱膨脹系數能夠與單晶硅相匹配，主要應用是作為大規(guī)模集成電路和電力模塊電路的散熱基板。

（2）電介質材料

用于調諧電路、保護邏輯及記憶單元的陶瓷電容器介質材料多數為BaTiO3基材料，此外還有高介的復合鈣鈦礦材料，以研制出頻率為105Hz時，介電常數高達105的高介材料目前晶界層電容器的出現，使常規(guī)瓷介電容器的介電常數提高數倍甚至數十倍。

（3）壓電陶瓷材料

常用的壓電元件：傳感器、氣體點火器、報警器、音響設備、醫(yī)療診斷設備及通訊等。通常的壓電材料是PZT，新型的壓電陶瓷材料主要有：高靈敏、高穩(wěn)定壓電陶瓷材料、電致伸縮陶瓷材料，熱釋電陶瓷材料等。

（4）磁性陶瓷材料

磁性陶瓷材料可分為硬磁性和軟磁性材料兩類，前者不易磁化，也不易失去磁性。代表性硬磁材料為鐵氧體磁鐵和稀土磁體，主要用于磁鐵和磁存儲元件。軟磁性材料易磁化及去磁，磁場方向可以改變，主要用于交變磁場響應的電子部件。

（5）超導陶瓷材料

從二十世紀80年代對超導陶瓷的研究有重大突破以來，對高溫超導陶瓷材料的研究及應用就倍受關注。近十幾年以來，我國在這方面的研究一直處于世界先進水平。目前高溫超導材料的應用正朝著大電流應用、電子學應用、抗磁性等方面發(fā)展。

（6）抗殺菌陶瓷材料

抗殺菌陶瓷材料是隨著科學的發(fā)展及社會的文明而產生的新一代功能材料。無機抗殺菌劑按作用于微生物的機理可分為三類：一類是主要通過物理吸附或離子交換將銀 、 銅 、鋅等具有抗殺菌作用的金屬或其離子固定在沸石、磷灰石、硅膠、玻璃等無機材料載體上而制成；第二類是二氧化鈦粒子光催化抗殺菌劑，二氧化鈦在光照下能使氧分子變成活性氧，使水產生活性氧自由基而發(fā)揮抗菌殺菌的作用；第三類是具有遠紅外輻射功能的抗殺菌材料，遠紅外線的抗殺菌功能效果有限，因此這種材料必須與前兩種材料配合使用，才能有更好的應用價值。

三、先進陶瓷材料在汽車上的應用

對于汽車行業(yè)來說，使用特殊材料打造汽車并不是什么新鮮事了，早就有廠商使用過碳纖維、鋁鎂等材料來裝點前衛(wèi)時尚的高性能轎車。但是陶瓷不是用來做精細瓷器和衛(wèi)浴產品的么？

這輛獨一無二的陶瓷版布加迪威龍白金跑車是法國超級跑車制造商布加迪與柏林皇家瓷器建造廠去年聯(lián)合推出的。它采用陶瓷材質進行整車制造，油箱蓋、車標和輪蓋部位由特殊材料制成。它由一個8升W16引擎提供動力，可產生1000馬力，由于動力十足，時速從0加速到62英里(約100公里)僅需2.5秒，最大時速可達253英里(約407公里)，出廠售價為160萬英鎊。強迫癥的我真擔心聽到“嘩啦”一聲，這下再也不用擔心別人是不是來碰瓷的了.......

陶瓷在汽車發(fā)動機上的應用

對汽車用傳感器的要求是能長久適用于汽車特有的惡劣環(huán)境(高溫、低溫、振動、加速、潮濕、噪聲、廢氣)，并應當具有小型輕量，重復使用性好，輸出范圍廣等特點。陶瓷耐熱、耐蝕、耐磨及其潛在的優(yōu)良的電磁、光學機能，近年來隨著制造技術的進步而得到充分利用，敏感陶瓷材料制成的傳感器完全能夠滿足上述要求。

陶瓷在汽車制動器上的應用

陶瓷制動器是在碳纖維制動器的基礎上制造而成的。一塊碳纖維制動碟最初由碳纖維和樹脂構成，它被機器壓制成形，之后經過加熱、碳化、加熱、冷卻等幾道工序制成陶瓷制動器，陶瓷制動器的碳硅化合物表面的硬度接近鉆石，碟片內的碳纖維結構使它堅固耐沖擊，耐腐蝕，讓碟片極為耐磨。目前此類技術除了在F1賽車中應用，在超級民用跑車中也有涉及。

陶瓷在汽車減振器上的應用

高級轎車的減振裝置是綜合利用敏感陶瓷正壓電效應、逆壓電效應和電致伸縮效應研制成功的智能減振器。由于采用高靈敏度陶瓷元件，這種減振器具有識別路面且能做自我調節(jié)的功能，可以將轎車因粗糙路面引起的振動降到最低限度。

陶瓷材料在汽車噴涂技術上的應用

近年來，在航天技術中廣泛應用的陶瓷薄膜噴涂技術開始應用于汽車上。這種技術的優(yōu)點是隔熱效果好、能承受高溫和高壓、工藝成熟、質量穩(wěn)定。為達到低散熱的目標，可對發(fā)動機燃燒室部件進行陶瓷噴涂，如活塞頂噴的氧化鋯，缸套噴的氧化鋯。經過這種處理的發(fā)動機可以降低散熱損失、減輕發(fā)動機自身質量、減小發(fā)動機尺寸、減少燃油消耗量。

總之，特種陶瓷是一種正在不斷開發(fā)中的陶瓷材料產品，但原料的制取、材料的評價和利用技術等許多方面都有尚待解決的課題。目前，特種陶瓷在汽車的應用并不廣泛，其中的主要原因有：制造工藝復雜、要求高；因特種陶瓷對原材料要求比較嚴格、工藝難以掌握，使得各批制品的性能難以保持均勻一致；成本較高，可加工性差、脆性大、使用可靠性差。不過，人們有充分理由相信，隨著科學技術的飛速發(fā)展，在未來的汽車制造業(yè)中將會有更多的特種陶瓷、智能陶瓷制品被引入和采用到汽車上，而且一定會在汽車生產中得到廣泛的應用。

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