稀土在結構陶瓷中的應用

稀土是化學週期表中15個鑭系元素和鈧、釔共17種金屬元素的總稱，在當今工業生產和科學研究中有著廣泛的應用，被稱為“工業維生素”。將稀土作為添加劑、穩定劑、燒結助劑作用於結構陶瓷中，可以極大地改善斷裂韌性、緻密度、強度等性能，還可以簡化生產工藝，降低生產成本。

1.在氧化鋁陶瓷中的應用

氧化鋁（Al2O3）陶瓷由於強度高、耐高溫、絕緣性好、耐磨損、耐腐蝕,且具有良好的機電性能,是目前應用最廣泛的結構陶瓷。加入稀土氧化物如Y2O3、La2O3、Sm2O3等可以改善Al2O3複合材料的潤濕性能，降低陶瓷材料的熔點、孔隙率，提高緻密度與玻璃相強度，改善Al2O3陶瓷的力學性能。

2.在氮化矽陶瓷中的應用

氮化矽（Si3N4）陶瓷具有優異的力學性能、熱學性能及化學穩定性，是高溫結構陶瓷中最有應用潛力的材料之一。由於Si3N4是強共價鍵化合物，在燒結時需要加入稀土氧化物Y2O3、Nd2O3、La2O3等燒結助劑，提高材料的高溫斷裂韌性。

3.在氧化鋯陶瓷中的應用

氧化鋯（ZrO2）陶瓷具有高密度、高熔點、高硬度等性能，尤其抗彎強度和斷裂韌性是所有陶瓷中最高的。由於ZrO2晶型轉化伴有明顯的體積變化，因而限制了直接使用的範圍。稀土氧化物Y2O3、Nd2O3、Ce2O3等對ZrO2相變具有較好的抑制穩定作用，使ZrO2陶瓷材料具有較好的技術性能指標，可作為固體電解質材料、氧離子導體材料等，應用於燃料電池、感測器等領域。

4.在碳化矽陶瓷中的應用

碳化矽（SiC）陶瓷具有耐高溫、抗熱震、耐腐蝕、耐磨損、熱傳導性良好及品質輕等特點，是常用的高溫結構陶瓷。SiC的強共價鍵結合特性決定了其在通常的條件下很難實現燒結緻密化，Al2O3-Y2O3是無壓燒結SiC最有效的燒結助劑；Y3Al5O12作為燒結助劑生產的SiC-YAG陶瓷複合材料可在較低溫度實現緻密化燒結，被認為是最有發展前景的碳化矽陶瓷體系之一。

5.在氮化鋁陶瓷中的應用

氮化鋁（AlN）陶瓷熔點高、熱導率高、介電常數低、能耐鐵、鋁等金屬和合金的熔蝕，在特殊氣氛中有優異的耐高溫性能，是理想的大型積體電路基板和封裝材料。由於AlN是共價鍵，且單一的燒結助劑降低燒成溫度的程度有限，故通常使用複合助劑(稀土金屬氧化物和鹼土金屬氧化物)作為燒結助劑以形成液相促進燒結，並與AlN中的氧雜質反應，提高AlN的熱導率。

6.在賽隆陶瓷中的應用

賽隆（Sialon）陶瓷是在Si3N4陶瓷基礎上開發出的一種Si-N-O-Al緻密多晶氮化物陶瓷，其強度、韌性、抗氧化性能均優於Si3N4陶瓷，特別適用於陶瓷發動機部件和其它耐磨陶瓷製品。賽隆材料不易燒結，稀土氧化物的引入有利於在較低溫度下生成液相，有效地促進燒結。同時,提高材料的常溫和高溫性能，加強材料斷裂韌性與抗氧化性。

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