先进陶瓷按种类可分为结构陶瓷和功能陶瓷。功能陶瓷主要基于材料的特殊功能，具有电气性能、磁性、生物特性、热敏性和光学特性等特点，主要包括绝缘和介质陶瓷、铁电陶瓷、压电陶瓷、半导体及其敏感陶瓷等；结构陶瓷主要基于材料的力学和结构用途，具有高强度、高硬度、耐高温、耐腐蚀、抗氧化等特点，主要用于切削工具、模具、耐磨零件、泵和阀部件、发动机部件、热交换器、生物部件和装甲装备等，主要材料有氮化硅、碳化硅、二氧化锆、碳化硼、二硼化钛、氧化铝和赛隆等。

先进结构陶瓷产品与应用领域

功能陶瓷是我们很少见到但是必不可少的产品，但结构陶瓷的产品有些我们可能会直接见到的。今天我们来盘点一下常见的结构陶瓷产品有哪些？它们的特点及应用是什么？

一、陶瓷刀具

陶瓷刀具因其优越的力学性能，寿命长，换刀次数少等优点，被越来越多地应用在高速切削加工行业中。陶瓷刀具主要原料为硅，在地球上资源丰富，在制造过程中更加环保，因此陶瓷刀具在金属切削和先进陶瓷材料领域的研究及应用前景非常广阔。陶瓷刀具是用特种陶瓷粉末材料高压研制而成。陶瓷刀具材，根据材料不同可分为3大类：氧化铝系陶瓷、氮化硅系陶瓷及复合氮化硅-氧化铝系陶瓷。陶瓷刀具主要是用于硬质合金刀具不能加工的普通钢和铸铁的高速切削加工以及难加工材料的加工。每一品种的陶瓷刀具都有其特定的加工范围。

陶瓷刀具（来源：ngkntk.com）

应用：氧化铝系陶瓷刀具主要适用于加工高速切削硬而脆的金属材料，如冷硬铸铁或淬硬钢，也可加工铜合金、石墨、工程塑料和复合材料，加工钢材优于氮化硅基陶瓷用于大件机械零部件切削及高精度零件切削加工；氮化硅系陶瓷刀具适用于铸铁、高温合金粗精加工及高速切削重切削，切削寿命高。此外，Si₃N₄陶瓷有自润滑性能，摩擦系数较小等优点，特别适用于车削容易形成积屑瘤的工件材料；而赛隆（Sialon）陶瓷刀具有很高的强度和韧性，是高速粗加工铸铁和镍基合金的较好刀具材料。

二、陶瓷阀门配件

常见陶瓷的主要化学成分为Al₂O₃，其陶瓷材质的主要结构是由颗粒非常细小的叫αAl₂O₃组成空隙极小的网状结构。陶瓷材质在阀门具体组成中，常用的做法是通过陶瓷镶嵌或粘结的方式在金属表面设置一层陶瓷保护膜，以金属作为陶瓷的支撑骨架体系。其优点在于金属部分的骨架具有较强的硬度和延展性，可以有效的克服陶瓷脆性大但强度较低的特点，也可以发挥陶瓷保护的作用。

陶瓷阀片（来源：东莞明睿陶瓷）

应用：随着化工产业的不断发展，各种强腐蚀、高温高压、剧毒等特殊工况的不断增多，从而对化工管路中最常用的部件-阀门提出了更高的要求，陶瓷阀门以耐高温、耐腐蚀、高强度等众多优势，得到了广泛的应用，包括机械电子行业、化工冶金行业、医药、航空等众多领域，逐渐成为现代科技的重要组成部分。

三、砂磨机配件

砂磨机是用涂上或嵌入磨料的研具对工件表面进行研磨的磨床。砂磨机的研磨腔内与物料接触部分全部采用陶瓷材料，因为砂磨机的研磨腔是砂磨机对物料进行研磨加工的区域，在生产过程中会与物料发生，摩擦导致研磨腔内的零部件发生磨损，若采用钢材料的零件，起耐磨性较差，易发生磨损对物料造成污染，而陶瓷材料具有较高的耐磨性，能够解决这一问题，常用的陶瓷材料为碳化硅陶瓷材料。

应用：涂料、染料、油漆、油墨等行业，需要将浮体中的大颗粒原料经过砂磨机研磨和分散，以将其研磨使用。

WX系列大流量卧式砂磨机（来源：叁星飞荣）

四、陶瓷轴承

人们常见的陶瓷轴承的套圈及滚动体采用全陶瓷材料，有氧化锆（ZrO₂），氮化硅（Si₃N₄），碳化硅（SiC）三种。保持器采用聚四氟乙烯、尼龙66，聚醚酰亚氨，氧化锆、氮化硅，不锈钢或特种航空铝制造，从而扩大陶瓷轴承的应用面。在多种陶瓷材料中，由于氮化硅陶瓷具有优良的综合机械性能，与轴承钢相同的疲劳剥落和疲劳寿命，成为制造陶瓷轴承的最佳材料。

氮化硅陶瓷轴承（来源：凯发新材）

应用：陶瓷轴承具有耐高温、耐寒、耐磨、耐腐蚀、抗磁电绝缘、无油自润滑、高转速等特性，应用领域有医疗器械、低温工程、光学仪器、高速机床、高速电机、印刷机械、食品加工机械等。可用于极度恶劣的环境及特殊工况，可广泛应用于航空、航天、航海、石油、化工、汽车、电子设备，冶金、电力、纺织、泵类、医疗器械、科研和国防军事等领域，是新材料应用的高科技产品。陶瓷轴承作为一种重要的机械基础件，由于其具有金属轴承所无法比拟的优良性能，在新材料世界独领风骚。

氧化锆陶瓷轴承（来源：凯发新材）

五、陶瓷辊棒

陶瓷辊棒是指以粘土质耐火原料与天然矿物原料经过精选、粉碎、成形、煅烧等过程而制成的耐火制品。陶瓷辊棒按材质可分为堇青石-莫来石辊棒、熔融石英质辊棒、刚玉-莫来石辊棒、碳化硅辊棒。其中，碳化硅辊棒是锂离子电池材料反应烧结装备中的重要组成部分，目前，随着电池材料生产进入规模化、连续化作业，烧结辊道窑已取代其他的窑炉。反应烧结碳化硅辊棒含有10-16wt%Si，高温下与挥发出的腐蚀性气体发生化学反应，会降低辊棒的使用寿命，增加窑炉的维修成本。而无压烧结碳化硅辊棒不含金属Si，在同一种工况下的使用寿命是反应烧结碳化硅的近5倍，故现在多使用无压烧结碳化硅辊棒来延长辊棒的使用寿命，节省成本。

无压烧结碳化硅辊棒（来源：科谷新材料）

应用：陶瓷辊棒作为一种耐火窑具，在辊道烧成窑和辊道干燥窑中起支承、传送陶瓷坯体和产品的作用，是辊道窑的核心部件，它为辊道窑的节能、缩短烧成周期与自动化运作作出了重要贡献，在新能源、建筑卫生陶瓷、日用陶瓷、电子陶瓷、磁性材料、玻璃热处理、耐磨器件等领域得到广泛应用。

六、球形研磨介质

球形磨介有很多种，可用于研磨分散物料，只是材质不同，密度也会不同，研磨效率也会不同。常见的陶瓷球形磨介有氧化铝陶瓷球、氧化锆珠、硅酸锆珠、氮化硅陶瓷球等。

氧化铝陶瓷球

其中，氧化铝陶瓷球为白色球状,因具有高强度、高硬度、高耐磨性、密度大、等优异特性而被广泛应用于不同类型的陶瓷、瓷釉、玻璃等厚硬材料精加工和深加工，是球磨机、罐形磨机、振动磨机等细粉碎设备常用的研磨体；氧化锆珠由于表面光滑，没有磨削力，适合给表面光滑的工件去镜面抛光，也可以用于球磨机、组织研磨仪、砂磨机、篮式研磨机中去给油漆、涂料、生物组织、细胞、头发、树叶等各种物料研磨。而硅酸锆珠由于内部微晶体结构均匀细致，密度小，主要用在转速较低的立式砂磨机中。

氧化锆珠（来源：上海儒佳）

七、半导体精密陶瓷部件

精密陶瓷已成为半导体设备的关键部件，成本占10%以上，精密陶瓷部件的研发生产直接影响着半导体装备制造业乃至整个半导体产业链的发展。

目前国外在集成电路核心装备用精密陶瓷结构件的研发和应用方面走在前列的公司有日本京瓷、美国CoorsTek、德国BERLINERGLAS等，其中，京瓷和CoorsTek公司占据了集成电路核心装备用高端精密陶瓷结构件市场份额的70%。我国在集成电路核心装备用精密陶瓷结构件的研发和应用方面起步较晚，在大尺寸、高精度、中空、闭孔、轻量化结构的结构陶瓷零部件的制备领域有诸多关键技术问题有待突破。

氧化铝晶圆抛光板

等离子气体氧化铝喷嘴

真空吸盘（VacuumChuck）

总结

目前，在生活中常见的结构陶瓷有陶瓷刀具、陶瓷阀门配件、陶瓷轴承、氧化锆珠等工业和现代科技领域产品，其中，耐磨部件占据了43%的市场份额，17%应用于陶瓷刀具上，目前结构陶瓷还重点应用于半导体设备高端精密陶瓷结构件的制备中。主要使用的结构陶瓷材料包括氧化铝、氧化锆、氮化硅和碳化硅等材料。近年来，不断有新材料被开发，新产品、新应用层出不穷，同时新技术和新工艺的应用也大大促进了结构陶瓷产业的发展。

以上，小编对常见的结构陶瓷产品及其应用抛砖引玉地做了个简单盘点，但这只是沧海一粟，还想了解更多的结构陶瓷，欢迎9月26-28日来广州保利世贸博览馆2号馆参加“CAC2022广州先进陶瓷展”，便览先进陶瓷~

来源参考：

1、先进陶瓷材料的研究与应用，张文毓（陶瓷）；
2、国际先进结构陶瓷研发及产业化应用发展状况，谢志鹏，李辰冉，安迪，秦笑威，胡丰（陶瓷学报）；
3、陶瓷刀具的应用及其发展，袁帅，刘献礼，（岳彩旭金属加工）；
4、陶瓷阀门的应用，曹文斌（化工管理）；

5、卧式砂磨机的设计与主轴结构优化，魏新蕾（哈尔滨商业大学）；

6、【两会提案】加快半导体精密陶瓷部件产业发展（江苏陶瓷）；

7、轧辊(辊环)材料的发展与应用，郭志群，刘均海，刘航，王自东（上海金属）；
8、辊棒系列之一 陶瓷辊棒及其应用，马建国（佛山陶瓷）。

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