陶瓷材料是由天然或合成化合物經(jīng)過成形和高溫?zé)Y(jié)，制成的一種無機(jī)非金屬材料，是非金屬材料之后人們所關(guān)注的無機(jī)非金屬材料中最重要的材料之一。它兼有金屬材料和高分子材料的共同優(yōu)點(diǎn)，在不斷改性的過程中，已經(jīng)使其易碎性得到很大的改善。陶瓷材料以其優(yōu)異的性能在材料領(lǐng)域獨(dú)樹一幟，受到人們的高度重視，在未來的社會(huì)發(fā)展中將發(fā)揮非常重要的作用。

陶瓷材料又分為普通陶瓷材料、納米陶瓷和特種陶瓷材料等。氧化物陶瓷和氮化物陶瓷同屬于特種陶瓷。

氧化物陶瓷

氧化物陶瓷是由一種或數(shù)種氧化物制成的陶瓷。按組分可分為單一氧化物陶瓷，如氧化鋁、氧化鈹、二氧化鈦陶瓷等。復(fù)合氧化物陶瓷，如尖晶石，莫來石等。

氧化物陶瓷通常具有較高的熔融溫度，在氧化氣氛中非常穩(wěn)定。其具有較高的機(jī)械強(qiáng)度、電絕緣性能和化學(xué)穩(wěn)定性。除氧化鈹陶瓷外，其導(dǎo)熱性較低。通常采用超細(xì)粉配料并加入少量燒結(jié)促進(jìn)劑和改性添加劑。

主要包括氧化鋁陶瓷、氧化鋯陶瓷、莫來石和鈦酸鋁。氧化物陶瓷最突出優(yōu)點(diǎn)是不存在氧化問題，原料價(jià)格低廉，生產(chǎn)工藝簡單。氧化鋁和氧化鋯具有優(yōu)異的室溫機(jī)械性能，高硬度和耐化學(xué)腐蝕性，主要缺點(diǎn)是在1800℃以上高溫蠕變速率高，機(jī)械性能顯著降低。氧化鋁和氧化鋯主要應(yīng)用于陶瓷切削刀具、陶瓷結(jié)構(gòu)件、陶瓷磨料球、高溫爐管、密封圈和玻璃熔化池內(nèi)襯等。

氧化物陶瓷按制品形狀及性能要求可采用熱壓鑄、干壓、等靜壓、流延、擠制、注漿等多種成型方法。大多數(shù)制品在氧化氣氛中燒成，有時(shí)也采用真空、氫氣或控制氣氛燒結(jié)。其制備過程包括預(yù)燒、配方、磨細(xì)、成型和燒結(jié)等步驟。

在陶瓷材料中，氧化鋁陶瓷是使用最為廣泛的材料之一。氧化鋁陶瓷具有機(jī)械強(qiáng)度高，絕緣電阻大，硬度高，耐磨、耐腐蝕及耐高溫等一系列優(yōu)良性能，其廣泛應(yīng)用于陶瓷、紡織、石油、化工、建筑及電子等各個(gè)行業(yè)，是目前氧化物陶瓷中用途最廣、產(chǎn)銷量最大的陶瓷新材。

氮化物陶瓷

氮化物陶瓷是氮與金屬或非金屬元素以共價(jià)鍵相結(jié)合的難熔化合物為主要成分的陶瓷。

應(yīng)用較廣的陶瓷有四氮化三硅、氮化硼、氮化鋁等陶瓷。其中以四氮化三硅陶瓷的抗氧化能力最佳，1400℃時(shí)開始活性氧化，抗化學(xué)腐蝕性很好。有的還具有特殊的機(jī)械、介電或?qū)嵝阅堋：脱趸锵啾龋锟寡趸芰^差，從而限制了其在空氣中的應(yīng)用。

氮化物陶瓷的燒結(jié)較困難。因此其生產(chǎn)成本比氧化物陶瓷高。制作時(shí)需先制出優(yōu)質(zhì)粉末原料，然后采用氮化反應(yīng)燒結(jié)法和熱壓燒結(jié)法、熱等靜壓燒結(jié)法等制成陶瓷制品。

氮化物陶瓷具有極其優(yōu)良的耐化學(xué)腐蝕性能，是制造各種易腐蝕部件的好材料。它能耐幾乎所有的無機(jī)酸(氫氟酸除外)和30%以下的燒堿溶液，也能耐很多有機(jī)物質(zhì)的侵蝕。所以可用作制造坩堝、球閥、高溫密封閥、各類水泵的密封件等。

氮化物陶瓷還是一種很好的電絕緣材料，它的電絕緣性能可以和氧化鋁陶瓷相比。它還有透微波的性能，可以用作雷達(dá)天線罩。它的介電性能隨溫度的變化甚小，在高溫下至少可用到550°C。它的抗熱震性能在各類陶瓷中是比較優(yōu)越的，這使它可以在六個(gè)馬赫(即六倍于音速)，甚至于可在七個(gè)馬赫的飛行速度下使用，是制造火箭噴嘴和透平葉片的合適材料。

非氧化物陶瓷

主要包括氮化物陶瓷(氮化硅陶瓷，氮化鋁陶瓷)、碳化物陶瓷和賽龍(SIALON)。同氧化物陶瓷不同，非氧化物陶瓷原子間主要是以共價(jià)鍵結(jié)合在一起，因而具有較高的硬度、模量、蠕變抗力，并且能把這些性能的大部分保持到高溫，這是氧化物陶瓷無法比擬的。但它們的燒結(jié)非常困難，必須在極高溫度(1500～2500℃)并有燒結(jié)助劑存在的情況下才能獲得較高密度的產(chǎn)品，有時(shí)必須借助熱壓燒結(jié)法才能達(dá)到希望的密度(>95%)，所以非氧化物陶瓷的生產(chǎn)成本一般比氧化物陶瓷高。

這些含硅的非氧化物陶瓷還具有極佳的高溫耐蝕性和抗氧化性，因此一直是陶瓷發(fā)動(dòng)機(jī)的最重要材料，目前已經(jīng)取代了許多超高合金鋼部件。現(xiàn)有最佳超高合金鋼的使用溫度低于1100℃，而發(fā)動(dòng)機(jī)燃料燃燒的溫度在1300℃以上，因而普遍采用高壓水強(qiáng)制制冷。待非氧化物陶瓷代替超高合金鋼后，燃燒溫度可提高到1400℃以上，并且不需要水冷系統(tǒng)，這在能源利用和環(huán)保方面具有重要的戰(zhàn)略意義。

非氧化物陶瓷也廣泛應(yīng)用于陶瓷切削刀具。同氧化物陶瓷相比，其成本較高，但高溫韌性、強(qiáng)度、硬度、蠕變抗力優(yōu)異得多，并且刀具壽命長、允許切削速度高，因而在刀具市場(chǎng)占有日益重要地位。它的應(yīng)用領(lǐng)域還包括輕質(zhì)無潤滑陶瓷軸承、密封件、窯具和磨球等。