王遠旭

摘要：陶瓷材料從古至今都與人類的是息息相關，從傳統(tǒng)陶瓷的發(fā)展到如今出現許多特種陶瓷材料已經有上萬年的歷史。高強度陶瓷有別與傳統(tǒng)陶瓷，它具有強度大，不易碎的特點。高強度陶瓷材料不僅運用在高精尖等工業(yè)，也廣泛運用在各類日用陶瓷之中。如今的陶瓷材料技術發(fā)展對各行各業(yè)都產生一定影響，對陶瓷材料的研究就顯得更加重要。高強度陶瓷材料如今也運用在千家萬戶，如高強度陶瓷餐具，陶瓷刀具等等，高強度陶瓷的工藝特征等值得深入研究。

關鍵詞：高強度陶瓷;工藝;特征

中圖分類號：J527

文獻標識碼：A

文章編號：1005-5312 （2019） 30-001 9-01

主要從日用陶瓷角度來看，高強度陶瓷的運用范圍，具體用途等都反應出它需要具有更高的抗壓抗折，抗張抗沖擊，韌性高的性能。在日用陶瓷檢測標準中（GB/T4740-1999陶瓷材料抗壓強度試驗方法GB/T4741-1999陶瓷材料抗彎強度試驗方法GB/T4742-1984日用陶瓷沖擊韌性測定方法GB/T4966-1985日用陶瓷抗張強度測定方法）也能看出高強度陶瓷的要求以及其需要具有的高性能特征。相較于普通的傳統(tǒng)日用瓷，市面上已出現了強化瓷，強化瓷的硬度，韌度，抗張抗壓性都要比普通的日用陶瓷器要高。強化瓷主要以高質的瓷中加少部分的鋁、鎂、鋯等成份經高溫燒制來提高其硬度，韌性，強度等性能。氧化鋯陶瓷也屬于高強度陶瓷的一種，氧化鋯陶瓷具有較大的強度（可達1500MPa），雖然韌性和一些金屬相比有較大差距，但相比于其他陶瓷材料，氧化鋯陶瓷在“陶瓷圈兒”算是佼佼者（1-35MPa.ml/2），而且氧化鋯陶瓷具有較大的硬度和較好的耐磨性。而從具體數據來看，氧化鋯陶瓷莫氏硬度在8.5左右，非常接近藍寶石9的莫氏硬度，而聚碳酸酯的莫氏硬度只有3.0，鋼化玻璃的莫氏硬度5.5，鋁鎂合金的莫氏硬度6.0，康寧玻璃的莫氏硬度為7。市面上的陶瓷刀具就主要以氧化鋯陶瓷刀具為主。建筑陶瓷中高強度瓷磚也使用廣泛，其對強度，硬度等性能的要求也相當較高。高強度陶瓷運用在各行各業(yè)中，對其性能要求也越來越高。

高強度陶瓷性能本身決定其各工藝特征方面與傳統(tǒng)陶瓷不同，泥釉料組分，成型方式，燒結方式都有其特定的要求。陶瓷材料本身具有脆弱的特點，為了克服這個脆弱性，其工藝特征必須突破傳統(tǒng)工藝。

早在二十世紀五十年代就開始研究如何克服陶瓷材料脆性的缺點，最初是將陶瓷和耐熱金屬進行復合，制成金屬陶瓷。但是結果在許多情況下兩者的缺點都表現出來。除一部分工具外，在其他方面并沒有取得成功。

進入六十年代以來，人們開始研究51、AI、B等輕元素的氮化物和碳化物，發(fā)現這些化合物的某些燒結體的強度很高。由于在各種非氧化物系化合物中Si3N、和SIC等燒結體在高強度下仍具有低膨脹性，有可能制得克服上述陶瓷缺點的材料。陶瓷這種脆性材料的強度和斷裂特性，受材料中的微小裂紋的影響。所以為了提高陶瓷結構材料的可靠性，必須將這種材料中的裂紋限制到最少和最小。iS3N、和SIC等高強度陶瓷是粉末原料經致密燒結而成，材料中存在的裂紋與制造工藝有密切關系。由于Si3N'和SIC等非氧化物系化合物是共價結合，構成原子的自擴散系數小，致密化所需的體積擴散速度或晶間擴散速度小，所以它們屬于難以燒結的物質。目前已研究出各種燒結法。最初，采用熱壓法制造致密燒結體。熱壓法是在高溫下把粉末原料加壓燒結的方法。

作為高強度陶瓷，雖然在積極開發(fā)碳化硅、氮化硅等，但是氧化鋯同碳化硅、氮化硅一樣都是高強度陶瓷，現在添加氧化釔穩(wěn)定化學的氧化鋯，作為敏感元件，也已工業(yè)化。氧化鋯具有陶瓷中彎曲度最高（170kg/mm2），滑動性高，膨脹系數和金屬相近，可與鐵等接合等優(yōu)點。如今在許多高強度日用陶瓷器皿中都已運用氧化釔化學穩(wěn)定氧化鋯來提高強度。在泥料中加入一定量的氧化鋁和氧化釔化學穩(wěn)定氧化鋯能夠明顯提高陶瓷的抗壓抗折抗張的性能。

陶瓷材料本身具有許多優(yōu)于金屬材料的特點，高強度只是其中一點，但各行業(yè)對其強度的性能需求相對廣泛，高強度陶瓷的發(fā)展前景十分可觀。無論是日用瓷，工業(yè)機械瓷，或是特征陶瓷都運用廣泛，需求量大。如今高強度陶瓷的應用范圍不斷擴大，對其性能的要求也在不斷提高，克服陶瓷材料的脆弱性的特點，改進材料特性，建立穩(wěn)定的制造技術等等是高強度陶瓷技術的發(fā)展方向。

高強度陶瓷應用廣泛，用途廣，社會需求大，發(fā)展前景廣，以常見的氧化鋁氧化鋯陶瓷為例;內微晶氧化鋁陶瓷制品從無到有，產業(yè)規(guī)模從小到大，產品質量從低到較高，經歷了一個快速發(fā)展的歷程;產業(yè)規(guī)模將迅速擴大：微晶氧化鋁陶瓷制品作為其它行業(yè)或領域的基礎材料，受著其它行業(yè)發(fā)展水平的影響和限制。

從氧化鋁陶瓷的應用情況看，應用范圍越來越寬，用量越來越大，特別是在防磨工程和建筑陶瓷生產方面的用量增加將更為顯著。氧化鋯陶瓷具有高韌性、高抗彎強度和高耐磨性，優(yōu)異的隔熱性能，熱膨脹系數接近于鋼等優(yōu)點，因此被廣泛應用于結構陶瓷與功能陶瓷領域。比如切割工具、耐磨刀具、服裝紐扣，以及在熱障涂層、催化劑載體、醫(yī)療、保健、耐火材料、紡織等領域正得到廣泛應用。不僅如此，高強度陶瓷在日用陶瓷，建筑衛(wèi)生陶瓷領域也得到廣泛使用，如高強度日用器皿瓷，高強度地磚瓷等等。各行各業(yè)對高強度陶瓷的需求量大，性能要求廣泛，高強度陶瓷材料技術的發(fā)展前景十分可觀。