陶瓷是陶器和瓷器的總稱。人類早在約公元前8000-2000年(新石器時(shí)代)就發(fā)明了陶器。傳統(tǒng)的陶瓷材料有粘土、氧化鋁、高嶺土等。粘土常溫遇水可塑,微干可雕,全干可磨;燒至700度可成陶器能裝水;燒至1100度則瓷化,可完全不吸水且耐高溫耐腐蝕。
新型陶瓷則是采用人工合成的高純度無(wú)機(jī)化合物為原料,在嚴(yán)格控制的條件下經(jīng)成型、燒結(jié)和其他處理而制成具有微細(xì)結(jié)晶組織的無(wú)機(jī)材料。它具有一系列優(yōu)越的物理、化學(xué)和生物性能,其應(yīng)用范圍是傳統(tǒng)陶瓷所遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能相比的,新型陶瓷又稱為特種陶瓷或精密陶瓷。
新型陶瓷材料在性能上有其獨(dú)特的優(yōu)越性。在熱和機(jī)械性能方面,有耐高溫、隔熱、高硬度、耐磨耗等特性;在電性能方面有絕緣性、壓電性、半導(dǎo)體性、磁性等;在化學(xué)方面更有催化、耐腐蝕、吸附等功能;而在生物應(yīng)用方面,具有一定生物相容性能,可以作為生物結(jié)構(gòu)的材料。
又可將它們分為工程結(jié)構(gòu)陶瓷和功能陶瓷兩類。
在工程結(jié)構(gòu)上使用的陶瓷稱為工程陶瓷,它主要在高溫下使用,也稱高溫結(jié)構(gòu)陶瓷。這類陶瓷以氧化鋁為主要原料,具有在高溫下強(qiáng)度高、硬度大、抗氧化、耐腐蝕、耐磨損、耐燒蝕等優(yōu)點(diǎn),在空氣中可以耐受1980℃的高溫,是空間技術(shù)、軍事技術(shù)、原子能、業(yè)及化工設(shè)備等領(lǐng)域中的重要材料。工程陶瓷有許多種類,但目前世界上研究最多,認(rèn)為最有發(fā)展前途的是氯化硅、碳化硅和增韌氧化物三類材料。
壓電陶瓷是一種能將壓力轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿墓δ芴沾桑呐率窍衤暡ㄕ饎?dòng)產(chǎn)生的微小的壓力也能夠使它們發(fā)生形變,從而使陶瓷表面帶電。用壓電陶瓷柱代替普通火石制成的氣體電子打火機(jī),能夠連續(xù)打火幾萬(wàn)次。
透明陶瓷的主要成分有氧化鎂、氧化鈣、氟化鈣等。透明陶瓷不但能透過(guò)光線,還具有很高的機(jī)械強(qiáng)度和硬度。透明陶瓷是一種很好的透明防彈材料,還可以用來(lái)制造車床上的高速切削刀、噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的零件和坦克觀察窗等,甚至可以代替不銹鋼。
傳統(tǒng)陶瓷產(chǎn)品如日用陶瓷、建筑陶瓷、電瓷等是用粘土及其他天然礦物原料經(jīng)過(guò)粉碎加工、成型、燒結(jié)等過(guò)程而得到的器皿。陶瓷也可以說(shuō)是粘土工業(yè)的通稱,它包括粘土或粘土的混合物經(jīng)原料加工、成型、燒結(jié)制成各種制品的制造工業(yè),從普通的陶器到精細(xì)的瓷器都屬于這個(gè)范圍。由于它使用的原料主要是硅酸鹽礦物,所以歸屬于硅酸鹽類材料。隨著生產(chǎn)的發(fā)展,科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步,陶瓷從古老的工藝與藝術(shù)進(jìn)入到現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)行列中,這些陶瓷的新品種,如氮化物陶瓷、壓電陶瓷、金屬陶瓷、復(fù)合物陶瓷等常稱為特種陶瓷。他們的生產(chǎn)過(guò)程基本是原料加工、成型、燒結(jié)這種傳統(tǒng)方式,但采用的原料已擴(kuò)大到其他化工原料和合成的礦物原料,組成的范圍也延伸到無(wú)機(jī)非金屬材料的范疇中。基于這種情況,可以認(rèn)為,凡是傳統(tǒng)的陶瓷生產(chǎn)方法制成的無(wú)機(jī)多晶產(chǎn)品均屬于陶瓷之列。
陶瓷的劃分并沒(méi)有統(tǒng)一的尺度,在歐洲的一些國(guó)家中,陶瓷最初是指粘土質(zhì)產(chǎn)品,后來(lái)又包括特種陶瓷。在美國(guó)和日本,陶瓷稱硅酸鹽或窯業(yè)產(chǎn)品,他不僅包括陶瓷和耐火材料,還包括水泥、玻璃、搪瓷與琺瑯再內(nèi)。從產(chǎn)品的的種類來(lái)說(shuō),陶瓷系陶器與瓷器兩大類產(chǎn)品的總稱。陶器有一定的吸水率,斷面粗糙無(wú)光澤,不透明,敲之聲音粗啞,有的無(wú)釉,有的施釉;瓷器的坯體致密,基本上不吸水,有一定的半透明性,通常都施用釉層(某些特種瓷并不施釉,甚至顏色不白,但燒結(jié)程度仍是高的);介于陶器與瓷器之間的一類產(chǎn)品,坯體較致密,吸水率也小,顏色有深有淺,但缺乏半透明性,這類產(chǎn)品通常稱為炻器,也有稱為半瓷,在我國(guó)科技文獻(xiàn)中常稱原始瓷器,或稱為石胎瓷。