古人常以“相面术”来辨吉凶、断祸福；甚至与中医理论相结合，来剖析某些疑难杂症。根据《阳明心学》，这些吉凶祸福皆源自心之意动，隐于善恶，显于相貌，故“相由心生，可辨善恶”。特种陶瓷以性能独特而别于普通陶瓷，其性能的“善恶”，亦可用“相面术”来辨别，这种方法被称作——显微分析。

显微分析指利用光学或电子显微镜来分辨试样的显微组成和显微结构，进而判别二者与试样性能之间的对应关系。特种陶瓷的特殊性能，如高强度、高韧性、导电、绝缘、透光、磁性、压电、光电等等，与组成和结构密不可分；因此，对于特种陶瓷而言，显微分析至关重要。

金相显微镜

扫描电镜

1 特种陶瓷的显微组成

人的相貌由眉、眼、鼻、唇、耳等器官组成。而特种陶瓷的显微组成主要包括晶相、玻璃相和气孔相。

特种陶瓷的显微组成

2 特种陶瓷的显微结构

有些人脸上的每个器官都很漂亮，组合起来却有失美感；还有些人五官一般，结合在一起却颇显气质，这说明了结构的重要性。特种陶瓷的显微结构按结晶程度、晶型发育程度、晶粒大小及相对大小、分布特征可得到如下分类。

特种陶瓷的显微结构

3 特种陶瓷的显微分析

3.1刚玉瓷

刚玉瓷是最常见的特种陶瓷，主晶相是刚玉（α-Al₂O₃），具有优异的机械和电性能，常用作集成电路基板、高频绝缘材料及高温耐火材料等。根据氧化铝含量的不同可分为90瓷、95瓷、97瓷和99瓷等，这几种瓷的性能不同，显微组成与结构也存在差别。

①主晶相刚玉的形态存在差异

95瓷呈短柱状晶体，97瓷亦以柱状为主，而99瓷多呈粒状，多趋向于六边形。

95瓷显微结构（416倍）

99瓷显微结构（550倍）

②玻璃相含量存在差别

随着氧化铝含量的增加，90瓷、95瓷、97瓷和99瓷中的玻璃相含量依次减少。

③烧成温度随氧化铝含量增加而提高

95瓷烧结温度在1600℃左右，99瓷烧结温度在1700℃以上。

3.2 莫来石瓷

莫来石瓷的主晶相是莫来石（3Al₂O₃·2SiO₂），熔点高、热膨胀系数低、介电常数低，常用于耐火材料、电子封装材料等领域。主要原料有黏土、长石、石英等。常见晶体形态为针状，也有呈鳞片状、柱状的。

一次莫来石多由高岭土加热分解而成，鳞片状，粒度在100埃左右；大约在1000℃开始形成，若温度继续升高，可转变为二次莫来石。

鳞片状莫来石（5500倍）

二次莫来石呈针状，大多从长石熔体中析出，或由黏土分解的Al₂O₃与石英熔融物反应生成，在1250℃开始出现，至1300℃长大到几微米。

二次针状莫来石（长石熔体析出）

3.3 滑石瓷

滑石瓷主晶相为顽火辉石（MgO·SiO₂），介电性能优良，常用于高频设备中的绝缘零部件等。主要原料是滑石和黏土，常见晶体形态为短柱状或板柱状，斜方晶系。次晶相为斜顽火辉石，柱状或板柱状，单斜晶系。

滑石瓷中玻璃相较多，含量达25%-45%，包裹所有晶相，有时还会含有气孔，结构类型属玻基斑状结构。

滑石瓷显微结构（900倍）

3.4 镁橄榄石瓷

镁橄榄石瓷主晶相是镁橄榄石（2MgO·SiO₂），介电损耗低，且随频率变化小，广泛用于电真空零件、高功率电容器等。主要原料有滑石、菱镁矿等。常见晶体形态为粒状、短柱状，斜方晶系。瓷体含玻璃相，将晶粒包裹起来，结构类型属玻基斑状结构。

镁橄榄石瓷显微结构（480倍）

3.5 金红石瓷

金红石瓷主晶相是金红石（TiO₂），介电常数高，可制作陶瓷电容器。主要原料是二氧化钛，少量高岭土、萤石、碳酸钡等。常见晶体形态为粒状、短柱状，四方晶系，晶型多为半自形晶或他形晶。瓷体中玻璃相很少，有时晶粒内包裹气孔，结构类型属不等粒结构。

金红石瓷显微结构（400倍）

3.6 钛酸钡瓷

钛酸钡瓷的主晶相是钛酸钡（BaTiO₃），这类瓷是主要的铁电、压电、半导体功能材料。主要原料有碳酸钡、钛白粉等。主晶相有立方、四方、斜方和三方四种变体。其中，立方相转为四方相的温度是120℃（居里温度），120℃以上稳定的立方相属钙钛矿型；0-120℃之间稳定的四方相在Z轴方向可自发极化，具有铁电和压电性能。

BaTiO₃基PTC的显微结构

3.7 氧化锌瓷

氧化锌瓷的主晶相是氧化锌（ZnO），次晶相是氧化铋、硅锌石、锌锑尖晶石等，常用作半导体变阻瓷。主要原料是氧化锌粉，还需添加一定量的Bi₂O、Sb₂O₃、SiO₂等。晶形发育比较完整，呈粒装自形或半自形晶，粒径多10-20μm，六方晶系，纤锌矿型构造。晶界处常见2-6μm的锌锑尖晶石和氧化铋方形小晶粒。

氧化锌瓷显微结构（2000倍）

粉体圈 王京