納米微晶陶瓷

對提升傳統(tǒng)耐磨結構材料的可靠性和技術含量，推動機械制造、化工、國紡等相關產(chǎn)業(yè)的技術進步有積極意義。

此外，納米陶瓷纖維的高強度、高彈性模量特性正是制造航空航天器、先進軍用裝備所期望的，對于加強我國的國防力量，提高對外軍事防御能力和軍事打擊能力意義重大。同時，納米陶瓷纖維增強的高性能復合材料也是交通運輸工具、壓力容器、體育健身器械等先進制造業(yè)所急需的，具有廣闊的應用市場。

微晶陶瓷的種類繁多，如按照功能相不同進行分類，主要有以下七類。

1金屬單質(zhì)微晶陶瓷 傳統(tǒng)的該類微晶陶瓷的典型是光敏微晶陶瓷，如用溶膠-凝膠法將金屬單質(zhì)Au、Ag等在SiO2玻璃中均勻析出形成的具有復相結構的材料，卻具有獨特的光學性能和半導體特性，其在壓敏、氣敏、濕敏等領域具有廣泛的潛在應用。

2氧化物半導體微晶陶瓷 以氧化物半導體如FeO、CdO、ZnO等過渡金屬氧化物與玻璃形成的復相結構，通常具有良好的電性能，這類材料在電壓敏等方面有著廣闊的應用前景。

3 化合物半導體微晶陶瓷 以PbS，CdS，CdTe，Zn1-xCdxS等II-IV族化合物，以及AlP等III-V族化合物半導體與玻璃復合形成的一類新型精細復合功能材料，在非線性光學、光致發(fā)光等領域具有優(yōu)良的性能和良好的應用前景。

4鐵電微晶陶瓷 早在上世紀六十年代，人們就采用熔融工藝研究鐵電微晶陶瓷，主要包括PbTiO3、BaTiO3、NaNbO3等體系。這些 材料具有良好的介電頻率和介電溫度特性，它對研究鐵電體尺寸效應，對制備高性能電介質(zhì)材料和微電子厚膜漿料等方面具有重要的理論和實用價值。

5 鐵磁微晶陶瓷 該類由BiFeO3、MnFe2O4、ZnFe2O4等鐵磁相和玻璃相復合制備而成。對鐵磁性微晶陶瓷傳統(tǒng)工藝已有廣泛的研究，鐵磁微晶陶瓷材料在磁光控制、吸波材料、微波器件等具有重要的應用價值。

6生物微晶陶瓷 將有生物活性的功能晶相(如羥基磷灰石等)與玻璃相復合;或將生物酶與玻璃相復合形成生物復相微晶陶瓷，使無機界與生物界聯(lián)系起來，開辟了一個全新的新材料領域。

7光學微晶陶瓷 將光變色晶相與玻璃復合形成的光致變色微晶陶瓷，甚至將光變色染料、激光染料等有機功能相與玻璃相復合，形成性能優(yōu)良的非線性光學材料。

1熔融法 最早的微晶陶瓷是用熔融法制備的，至今熔融法仍然是制備微晶陶瓷的主要方法。其工藝流程為：在原料中加入一定量的晶核劑(如ZrO2，CuO，Cr2O3 等)并混合均勻，于1300～1500℃高溫下熔制，均化后將玻璃熔體成型，經(jīng)退火后在一定溫度下進行核化和晶化，以獲得晶粒細小且結構均勻的微晶陶瓷制品。熔融法的最大特點是可沿用任何一種玻璃的成型方法，如壓延、壓制、吹制拉制、澆注等;與通常的陶瓷成型工藝相比，適合自動化操作和制備形狀復雜、尺寸精確的制品。

2燒結法 燒結法制備微晶陶瓷的工藝流程如下為：配料→熔制→水淬→粉碎→過篩→成型→燒結→加工。 燒結法制備微晶陶瓷不需要通過玻璃形成階段，因此適于高溫熔制的玻璃以及難以形成玻璃的微晶陶瓷的制備，如高溫微晶陶瓷材料等。用該法制備的微晶陶瓷中可存在含量較高的氧化鋯、莫來石、尖晶石等耐高溫晶相。如將MgO-Al2O3-SiO2系統(tǒng)玻璃粉碎后與方鎂石混合燒結，形成莫來石質(zhì)微晶陶瓷，耐溫高達 1250℃。此外，燒結法還有一個顯著的特點，即玻璃經(jīng)過水淬后，顆粒細小，比表面積增加，比熔融法制得的玻璃更易于晶化，因而有時可以不使用晶核劑，也可以制備出性能良好的微晶陶瓷材料。燒結法制備的微晶陶瓷主要集中在CaO-Al2O3-SiO2，Li2O-Al2O3-SiO2，MgO- Al2O3-SiO2，等系統(tǒng)。

3溶膠-凝膠法 最早是用來制備玻璃的，但近十多年來，一直是玻璃與陶瓷等先進材料制備技術的研究熱點。溶膠-凝膠法的主要優(yōu)點是：(1)可以得到均質(zhì)高純材料;(2)可防止某些組分揮發(fā)并減少污染;(3)其制備溫度比傳統(tǒng)方法低得多，(4)可擴展組成范圍，制備傳統(tǒng)方法無法制備的材料，如不能形成玻璃的系統(tǒng)和具有高液相組成的微晶陶瓷。用溶膠-凝膠法制備的微晶陶瓷主要為具有高溫、高強、高韌性以及其它特殊性能的高新技術材料。

4強韌化技術 為了獲得力學性能優(yōu)良的材料，可在微晶陶瓷制備過程中采用一些特珠工藝，如表面涂層和離子交換法等工藝方法。其中表面涂層適用于高膨脹系數(shù)的微晶陶瓷，強化后的材料強度可提高3～5倍，對于低膨脹的微晶陶瓷，一般采用離子交換法。微晶陶瓷的微觀結構對材料的力學性能有很大影響，采用熱擠壓、溫度梯度等方法使晶體定向生長，可大幅度提高力學性能。此外，還可以在微晶陶瓷中加入高強度的纖維或晶須制成高強度的復合材料。

微晶陶瓷集中了多種優(yōu)良性能，如機械強度高、耐磨耐腐蝕、抗氧化性好、電學性質(zhì)優(yōu)良、膨脹系數(shù)可調(diào)、熱穩(wěn)定性好等，不僅適于代替?zhèn)鹘y(tǒng)材料以獲得更好的經(jīng)濟效益和改善工作條件，而且開辟了一個沒有替代材料可以滿足其技術要求的全新領域，從而在許多領域獲得了廣泛的應用。

1航天工業(yè) 利用其強度高，質(zhì)輕及優(yōu)良的熱學性能，可用作飛機、人造地球衛(wèi)星等的結構材料，如高速飛機的機翼前緣、噴氣式發(fā)動機噴嘴、主晶相為堇青石，通過澆注法制造的雷達天線罩已被廣泛應用。

2建筑裝飾 微晶陶瓷強度高、化學穩(wěn)定性好，已經(jīng)廣泛用于建筑物的裝飾領域。如微晶陶瓷?；u是在?；傻谋砻鎻秃弦粚游⒕沾傻男滦蛷秃辖ㄖ牧?，在機械強度、不吸污(吸水率為零，不會被茶、顏料和油污所污染)、白度、光澤度、耐化學試劑侵蝕、耐磨、耐腐蝕、放射性、熱膨脹系數(shù)和熱穩(wěn)定性等方面遠遠優(yōu)于普通陶瓷?；u，從而得到廣泛的應用。

3機械工業(yè) 微晶陶瓷具有良好的機械性能且能獲得極光滑的表面，適用于作軸承;利用其強度高、耐磨性好的特點，可取代鋼材制造斜槽、球磨機內(nèi)襯以及研磨體;另外，還可制造特種切削工具、離合器、旋轉葉片、活塞頭等。

4電力電子工業(yè) 微晶陶瓷的膨脹系數(shù)可在很大范圍內(nèi)變化，能與金屬很好地焊接在一起;它的電性能優(yōu)良以及在高溫下尺寸穩(wěn)定，能用于制造各種類型的絕緣體、電路板、整流罩、電容器、濾波器和混頻器等。

5化工領域 微晶陶瓷的化學穩(wěn)定性好，耐磨，被用于制造輸送腐蝕性液體的管道、閥門、泵等，還可用作反應器、電解池及攪拌器的內(nèi)襯。另外，在核工業(yè)中，微晶陶瓷可用于制造反應控制棒、反應堆用密封劑、核廢料儲存材料，多孔復相微晶陶瓷可應用于過濾器、催化載體和氣體傳感器等;復相微晶陶瓷可應用于制備熱交換器等。

6 生物醫(yī)學 具有梯度構造的CaO-P2O5-Al2O3-B2O3系生物微晶陶瓷與天然牙齒有相近的外觀，可用于人工齒冠修復;鐵鈣硅鐵磁體微晶陶瓷可將磁帶生熱所需的強磁性與良好的生物相容性結合，能滿足溫熱治癌的要求;此外，微晶陶瓷在骨骼移植等方面已得到了應用。