陶瓷材料從廣義上說就是無機非金屬材料,包括水泥、玻璃、搪瓷、磚、瓦等。它們是利用無機非金屬為主要原料製成的。狹義上來說,陶瓷材料只包括普通陶瓷和特種陶瓷。普通陶瓷是以黏土類、長石類、石英類等天然礦物為原料,經粉碎混合、磨細、成型、施釉、乾燥、燒成等工序製成的產品。特種陶瓷是一類性能特殊的陶瓷,它具有抗高溫、超強度、多功能等優良性能,是採用精密控制工藝燒結的高性能陶瓷,因此又稱先進陶瓷或新型陶瓷。
1、普通陶瓷
普通陶瓷即傳統陶瓷,主要用作日用器皿和建築、衛生、工藝美術製品。普通陶瓷由於還具有優良的絕緣和耐化學腐蝕等性能,近代還大量用於電力工業和化學工業中。
普通陶瓷按用途進行分類,可以分為日用陶瓷、建築衛生陶瓷、化學工業陶瓷和電力工業陶瓷等;若按吸水率(或氣孔率))的大小及燒結程度(而不是有無釉面)分類,可以分為陶器和瓷器兩類。
(1)陶器
陶器,是用黏土或陶土經捏製成形後燒制而成的器具。它是人類最早利用化學變化改變天然物性質的產物,是人類社會由舊石器時代發展到新石器時代的標誌之一。
陶器通常有一定的吸水率,與瓷器相比,其緻密程度較低,斷面粗糙無光,製品不透明.機械強度低。我國著名的文物唐三彩和秦兵馬俑均屬於陶器。
(2)瓷器
瓷器是以瓷土、長石、石英等礦物為原料,在1000~1400℃溫度下燒結而成的。它從陶器發展演變而來,是中國古代的偉大發明之一。大約在公元前16 世紀的商代中期,中國就出現了早期的瓷器。至宋代時,名瓷名窯已遍及大半個中國,是瓷業最為繁榮的時期。當時的汝窯、官窯、哥窯、鈞窯和定窯並稱為宋代五大名窯,比較有名的還有柴窯和建窯。被稱為瓷都的江西景德鎮在元代出產的青花瓷已成為瓷器的代表。
瓷器主要用作容器、餐具、裝飾品等。作為古代中國的奢侈品之一,瓷器通過各種貿易渠道傳到世界各個國家。在英文中瓷器(china)與中國(China)同為一詞,充分說明外國人認為中國瓷器因精美絕倫而可以代表中國。
瓷器由於氣孔率極低、不滲水、質地硬、強度大、耐高溫、抗氧化和腐蝕等特性,近代還大量用於電力工業和化學工業中。
①電瓷
電瓷是電力工業、有線通信、交通、照明以及家用電器中極其重要的絕緣材料。為此,電瓷一般要求機械強度高、絕緣性好、化學穩定性良好。電磁一般按照工作電壓進行分類,用於1kV 以下的稱作低壓電瓷,用於1~110kV的稱作高壓電瓷,面而用於110kV 以上的稱作超高壓電瓷。
②化工瓷
化工瓷是現代化學工業生產中採用的一種無機非金屬耐腐蝕材料。它具有優異的耐腐蝕性能,除氫氟酸、氟矽酸和熱濃鹼之外,在所有的無機酸和有機酸等介質中,幾乎不受侵蝕;同時,它還具有硬度高、耐壓強度高、耐磨度高、不易老化、不易汙染介質等特點。但其也有脆性大,衝擊韌性和抗張強度低,不易加工,導熱性和耐急熱急冷性能差等缺點。化工瓷被廣泛應用於石油、化工、化纖、化肥、印刷等各個領域。
2、先進陶瓷
普通陶瓷主要採用天然的巖石、礦物、黏土等材料作為原料,而先進陶瓷則是採用人工合成的高純度無機化合物為原料,在嚴格控制的條件下經成型、燒結和其他處理而製成的具有微細結晶組織的無機材料。它具有一系列優越的物理、化學和生物性能,其應用範圍是普通陶瓷遠遠不能相比的,這類陶瓷又稱為特種陶瓷或精細陶瓷。
先進陶瓷是20世紀發展起來的,在現代化生產和科學技術的推動和培育下,它們"繁殖"得非常快,尤其在近二三十年,新品種層出不窮,令人眼花繚亂。先進陶瓷按照化學組成不同,可以分為∶
(1)氧化物陶瓷,氧化鋁、氧化錯、氧化鎂、氧化鈣、氧化皺、氧化鋅、氧化憶、二氧化鈦、二氧化針、三氧化鈾等。
(2)氮化物陶瓷,氮化矽、氮化鋁、氮化硼、氮化鈾等。(3)碳化物陶瓷,碳化矽、碳化硼、碳化鈾等。(4)硼化物陶瓷,硼化錯、硼化鋼等。(5)矽化物陶瓷,二矽化鉬等。
(6)氟化物陶瓷,氟化鎂、氟化鈣、三氟化鐧等。(7)硫化物陶瓷,硫化鋅、硫化飾等。
(8)其他,砷化物陶瓷、曬化物陶瓷、確化物陶瓷等。
3、特種陶瓷
特種陶瓷由於擁有眾多優異的性能,因而不同的領域內發揮著重要的作用。
(1)耐熱性能優良的特種陶瓷可作為超高溫材料用於與原子
能有關的高溫結構材料、高溫電極材料等。
(2)隔熱性優良的特種陶瓷可作為新的高溫隔熱材料,用於高溫加熱爐、熱處理妒、高溫反應容器、核反應堆等。
(3)導熱性優良的特種陶瓷可作為內部裝有大規模集成電路和超大規模集成電路電子器件的散熱片。
(4)耐磨性優良的硬質特種陶瓷用途廣泛,如今的工作主要是集中在軸承、切削刀具方面。
(5)高強度的陶瓷可用於燃氣輪機的燃燒器、葉片、渦輪、套管等;在加工機械上可用於工具機、軸承、燃燒噴嘴等。這方面的工作開展得較多,許多國家(如美國、日本、德國等都投入了大量的人力和物力,試圖取得領先地位。這類陶瓷有氮化矽、碳化矽、氮化鋁、氧化鉛等。
(6)具有潤滑性的陶瓷(如六方晶型氮化硼)極為引人注目,國外正在加緊研究。
(7)在生物陶瓷方面,可將氧化鋁、磷石炭等用作人工牙齒、人工骨、人工關節等。
(8)一些具有其他特殊用途的功能性新型陶瓷(如遠紅外陶瓷等)也已開始在工業及民用領域發揮其獨到的作用。
中國作為四大文明古國之一,為人類的發展和社會的進步做出來卓越的貢獻,其中陶瓷的發明和發展更具有獨特的意義,中國瓷器凝聚了歷代工匠的心血、汗水與智慧,集聚了時代和民族的精華,隨著科學技術的發展,人們可以預期現代陶瓷將會更快地發展,產生更多更新的品種,應用更加廣泛、技術更加先進!