微晶陶瓷是一種導熱高、不膨脹的新穎陶瓷材料。該陶瓷材料具有熱導率高和熱膨脹係數接近於零，不吸水，絕緣性能好，產品結構緻密均勻，抗衝擊、耐磨與耐腐蝕等優良性能，外觀平滑光亮，有較高的遠紅外發射率等特徵。
基本介紹
- 中文名：微晶陶瓷
- 類型：金屬單質微晶陶瓷
- 套用：新型陶瓷材料
- 特點：簡單的製備工藝技術
類型,製備技術,性能與用途,
類型
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金屬單質微晶陶瓷 傳統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套用。
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套用前景。
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複合形成的一類新型精細複合功能材料，在非線性光學、光致發光等領域具有優良的性能和良好的套用前景。
4鐵電微晶陶瓷 早在上世紀六十年代，人們就採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，對製備高性能電介質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等鐵磁相和玻璃相複合製備而成。對鐵磁性微晶陶瓷傳統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套用價值。
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)與玻璃相複合;或將生物酶與玻璃相複合形成生物復相微晶陶瓷，使無機界與生物界聯繫起來，開闢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複合形成的光致變色微晶陶瓷，甚至將光變色染料、雷射染料等有機功能相與玻璃相複合，形成性能優良的非線性光學材料。
製備技術
1熔融法 最早的微晶陶瓷是用熔融法製備的，至今熔融法仍然是製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)並混合均勻，於1300～1500℃高溫下熔制，均化後將玻璃熔體成型，經退火後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製品。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，適合自動化操作和製備形狀複雜、尺寸精確的製品。
2燒結法 燒結法製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。 燒結法製備微晶陶瓷不需要通過玻璃形成階段，因此適於高溫熔制的玻璃以及難以形成玻璃的微晶陶瓷的製備，如高溫微晶陶瓷材料等。用該法製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系統玻璃粉碎後與方鎂石混合燒結，形成莫來石質微晶陶瓷，耐溫高達 1250℃。此外，燒結法還有一個顯著的特點，即玻璃經過水淬後，顆粒細小，比表面積增加，比熔融法製得的玻璃更易於晶化，因而有時可以不使用晶核劑，也可以製備出性能良好的微晶陶瓷材料。燒結法製備的微晶陶瓷主要集中在CaO-Al2O3-SiO2，Li2O-Al2O3-SiO2，MgO- Al2O3-SiO2，等系統。
3溶膠-凝膠法 最早是用來製備玻璃的，但近十多年來，一直是玻璃與陶瓷等先進材料製備技術的研究熱點。溶膠-凝膠法的主要優點是：(1)可以得到均質高純材料;(2)可防止某些組分揮發並減少污染;(3)其製備溫度比傳統方法低得多，(4)可擴展組成範圍，製備傳統方法無法製備的材料，如不能形成玻璃的系統和具有高液相組成的微晶陶瓷。用溶膠-凝膠法製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良的材料，可在微晶陶瓷製備過程中採用一些特珠工藝，如表面塗層和離子交換法等工藝方法。其中表面塗層適用於高膨脹係數的微晶陶瓷，強化後的材料強度可提高3～5倍，對於低膨脹的微晶陶瓷，一般採用離子交換法。微晶陶瓷的微觀結構對材料的力學性能有很大影響，採用熱擠壓、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製成高強度的複合材料。
性能與用途
微晶陶瓷集中了多種優良性能，如機械強度高、耐磨耐腐蝕、抗氧化性好、電學性質優良、膨脹係數可調、熱穩定性好等，不僅適於代替傳統材料以獲得更好的經濟效益和改善工作條件，而且開闢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套用。
1航天工業 利用其強度高，質輕及優良的熱學性能，可用作飛機、人造地球衛星等的結構材料，如高速飛機的機翼前緣、噴氣式發動機噴嘴、主晶相為堇青石，通過澆注法製造的雷達天線罩已被廣泛套用。
2建築裝飾 微晶陶瓷強度高、化學穩定性好，已經廣泛用於建築物的裝飾領域。如微晶陶瓷玻化磚是在玻化瓷的表面複合一層微晶陶瓷的新型複合建築材料，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、熱膨脹係數和熱穩定性等方面遠遠優於普通陶瓷玻化磚，從而得到廣泛的套用。
3機械工業 微晶陶瓷具有良好的機械性能且能獲得極光滑的表面，適用於作軸承;利用其強度高、耐磨性好的特點，可取代鋼材製造斜槽、球磨機內襯以及研磨體;另外，還可製造特種切削工具、離合器、旋轉葉片、活塞頭等。
4電力電子工業 微晶陶瓷的膨脹係數可在很大範圍內變化，能與金屬很好地焊接在一起;它的電性能優良以及在高溫下尺寸穩定，能用於製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 微晶陶瓷的化學穩定性好，耐磨，被用於製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襯。另外，在核工業中，微晶陶瓷可用於製造反應控制棒、反應堆用密封劑、核廢料儲存材料，多孔復相微晶陶瓷可套用於過濾器、催化載體和氣體感測器等;復相微晶陶瓷可套用於製備熱交換器等。
6 生物醫學 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，可用於人工齒冠修復;鐵鈣矽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套用。
