更新时间:2025-10-13 浏览量23
先进陶瓷(又称 “特种陶瓷”“高技术陶瓷”)是 20 世纪中期发展起来的新型无机非金属材料,核心特点是通过 “人工设计原料成分 + 精密制备工艺”,突破传统陶瓷的性能局限,以满足航空航天、电子信息、生物医药、新能源等高技术领域的严苛需求,是现代高端制造的关键基础材料之一。
先进陶瓷与传统陶瓷同属陶瓷材料体系,先进陶瓷源于对传统陶瓷的性能突破,是技术升级后的 “高端分支”,但二者并非替代关系 —— 传统陶瓷守护日常生活的 “性价比需求”,先进陶瓷支撑高端科技的 “高性能需求”,共同构成了陶瓷材料的完整应用体系。
1.原料:高纯化、人工合成不再依赖天然黏土(如高岭土),而是以高纯度人工合成粉体为原料(如氧化铝 Al₂O₃、氮化硅 Si₃N₄、氧化锆 ZrO₂、碳化硅 SiC 等),纯度通常>99%,部分甚至达 99.99%;还可通过添加稀土元素、氧化物等 “调控成分”,精准定制材料性能(如增强韧性、提升导热性)。
2.工艺:精密化、可控性强
成型环节:采用等静压成型、注射成型、3D 打印(陶瓷增材制造)等精密技术,确保坯体尺寸精度达微米级(避免传统 “拉坯” 的误差);
烧结环节:烧结温度更高(通常 1400-2000℃),且多需在特殊气氛(如氮气、氩气)或真空环境下烧结,防止原料氧化、分解,最终获得结构均匀的成品。
3.微观结构:致密、均匀传统陶瓷因原料杂质多、烧结工艺简单,内部存在大量气孔和 “玻璃相”(结构疏松);而先进陶瓷经精密控制后,气孔率<1% ,晶粒细小均匀(可控制在纳米级),无或少玻璃相,结构致密性远超传统陶瓷,性能稳定性大幅提升。
4.性能:高性能、功能化摆脱了传统陶瓷 “易碎裂、不耐高温” 的短板,具备以下核心优势(按需定制):
力学性能:高强度(抗弯强度是传统陶瓷的 5-10 倍)、高硬度(仅次于金刚石)、抗冲击(如氧化锆陶瓷韧性接近部分金属);
耐高温性:部分材料(如碳化硅、氮化硅)可承受 2000℃以上高温,且 “抗热震”(骤冷骤热不碎裂);
特殊功能:可设计为 “功能导向型”—— 如绝缘(氧化铝陶瓷)、导电(铬酸镧陶瓷)、压电(锆钛酸铅 PZT)、生物相容(羟基磷灰石 HA)、透明(氮氧化铝 AlON)等,覆盖电、磁、光、热、生物等多维度功能。