人類生活中少不了材料，衣食住行沒有哪一樣能離開材料。各種各樣的材料組成了五花八門、豐富多彩的物質(zhì)世界。人類社會(huì)的進(jìn)步與發(fā)展、人類文明的推進(jìn)與材料技術(shù)的發(fā)展有著密切的關(guān)系。材料被看做人類文明發(fā)展的里程碑，歷史學(xué)者往往用材料作為時(shí)代分期的標(biāo)志。從石器時(shí)代、青銅時(shí)代、鐵器時(shí)代，直到目前的信息時(shí)代，都可以看出材料在人類社會(huì)的進(jìn)步與發(fā)展中的無可替代的巨大作用。每一種新材料的發(fā)現(xiàn)和使用，都會(huì)對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)、工業(yè)生產(chǎn)、國防事業(yè)產(chǎn)生重大影響，甚至根本改變傳統(tǒng)的生產(chǎn)和生活方式。進(jìn)入21世紀(jì)后，材料技術(shù)仍是科學(xué)家們研究的三大熱門領(lǐng)域之一�？梢院敛豢洫�(jiǎng)地說，材料是科學(xué)技術(shù)進(jìn)步的關(guān)鍵，是科學(xué)技術(shù)和社會(huì)發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)。材料的發(fā)展不僅關(guān)系到人類的昨天和今天，而且還將影響到人類的明天。
第一節(jié) 陶瓷材料
陶瓷是人類最早利用自然界所提供的原料進(jìn)行加工制造而成的材料，是我國古代勞動(dòng)人民的重大發(fā)明之一。大約8000年以前，住在我國黃河流域的先民們已經(jīng)使用陶瓷，繼而在宋、元時(shí)代發(fā)展到了很高水平。當(dāng)時(shí)，瓷器作為中華文明的象征，大量運(yùn)往歐洲各地，歐洲人一向規(guī)中國陶瓷為無價(jià)之寶，所以，歐洲人把瓷器叫做“China”。久而久之，“China”成了中國的英文名稱。
1．傳統(tǒng)陶瓷
陶瓷是以粘土、石英、長石為主要原料，進(jìn)行研磨、加水調(diào)成泥狀，再制成坯子，待干燥后，經(jīng)高溫?zé)贫傻闹破返目偡Q。陶瓷包括陶器、瓷器等。瓷器比較精致，表面光滑美觀、明亮、不滲水，不透氣。陶器質(zhì)地比瓷器粗糙，器壁較厚，結(jié)實(shí)耐用，價(jià)格便宜。傳統(tǒng)陶瓷在日常生活中隨處可見，常作為容器、盛器——瓷制的碗、壇、罐、缸等，以及裝飾用品——瓷瓦、瓷磚等。
制陶瓷用的粘土是一種含水硅酸鹽。低品位的粘土到處可見，而用于制造陶瓷的是一種以高嶺石［Al2(Si2O6)(OH)4］為主要成分的高級(jí)粘土，即高嶺土。石英的化學(xué)式為SiO2，大多以結(jié)晶態(tài)存在于石英礦中。長石主要有鉀長石［KalSi3O8］、鈉長石［NaAlSi3O8］和鈣長石［Ca(Al2Si2O8)2］，這些鋁硅酸鹽在陶瓷中是作為助熔劑的。
傳統(tǒng)陶瓷的生產(chǎn)工藝大致相同，主要工序是泥料制備、成型、干燥、上釉和燒成。
①泥料制備:
→破碎→球磨→除鐵→過篩→壓濾→煉泥→陣腐
②成型 將泥料加適量的水，灌注在模具中成為生坯。
③干燥 為了防止在燒成時(shí)裂開，生坯要先進(jìn)行干燥。
④上釉 釉涂在陶瓷表面，既可起著美觀、光滑作用，又可起防水作用。像唐三彩、郎窯紅、三陽開泰等都是一些名釉。
⑤燒成 坯體在高溫下，發(fā)生一系列物理、化學(xué)反應(yīng)，形成一定的組成與結(jié)構(gòu)，從而使陶瓷具有所需的性能。
2．先進(jìn)陶瓷
在許多人的印象中，陶瓷是一種堅(jiān)硬但易碎的物體，缺乏韌性、塑性。其實(shí)人們印象中的這種陶瓷只是傳統(tǒng)陶瓷。從20世紀(jì)四五十年代開始起步，現(xiàn)在還在不斷發(fā)展的先進(jìn)陶瓷早已一改陶瓷的舊形象，許多先進(jìn)陶瓷都是既堅(jiān)且韌，有的甚至放在鐵砧上用鐵錘用力敲打都難以破碎。還有一些先進(jìn)陶瓷具有聲、電、光、熱、磁等其它材料無法替代的多方面的特殊功能，用途極為廣泛，遍及現(xiàn)代科技的各個(gè)領(lǐng)域。
（1）韌性陶瓷
陶瓷脆性主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面，一是抗機(jī)械沖擊性能差，經(jīng)不起碰撞摔打；二是抗熱震性能差，經(jīng)不起冷熱沖擊。為了克服這些弱點(diǎn)，許多科學(xué)家作出了不懈的努力�，F(xiàn)在人們終于找到良方：①在原料中添加少量氧化軌、氧化鎂等粉末，使陶瓷內(nèi)部結(jié)構(gòu)得以改善，強(qiáng)度增加。②由于陶瓷的斷裂大部分是從表面缺陷開始，通過化學(xué)或機(jī)械拋光技術(shù)或表面氧化技術(shù)，消除陶瓷表面缺陷，達(dá)到增韌目的。③將纖維均勻地分布于原料中，可以極大提高陶瓷的強(qiáng)度和韌性。如鎢絲補(bǔ)強(qiáng)氮化硅陶瓷，在1300℃下的機(jī)械沖擊強(qiáng)度可提高9倍。若以鉭絲補(bǔ)強(qiáng)，則可提高30倍。
韌性陶瓷由于其強(qiáng)度大、硬度高、耐高溫、耐化學(xué)腐蝕等優(yōu)越的性能在工業(yè)生產(chǎn)上有著重要的用途。
①陶瓷刀具 陶瓷刀具被人們稱贊為永不卷刃、永不生銹、永不磨損的刀具，用陶瓷菜刀切食物不會(huì)留下討厭的鐵腥味和鐵銹，特別適宜于切生吃的食物和熟食；陶瓷剪刀由于不帶磁性，特別適宜于剪接錄音磁帶和錄像磁帶。
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