稀土在结构陶瓷中的应用

稀土是化学周期表中15个镧系元素和钪、钇共17种金属元素的总称，在当今工业生产和科学研究中有着广泛的应用，被称为“工业维生素”。将稀土作为添加剂、稳定剂、烧结助剂作用于结构陶瓷中，可以极大地改善断裂韧性、致密度、强度等性能，还可以简化生产工艺，降低生产成本。

1.在氧化铝陶瓷中的应用

氧化铝（Al2O3）陶瓷由于强度高、耐高温、绝缘性好、耐磨损、耐腐蚀,且具有良好的机电性能,是目前应用最广泛的结构陶瓷。加入稀土氧化物如Y2O3、La2O3、Sm2O3等可以改善Al2O3复合材料的润湿性能，降低陶瓷材料的熔点、孔隙率，提高致密度与玻璃相强度，改善Al2O3陶瓷的力学性能。

2.在氮化硅陶瓷中的应用

氮化硅（Si3N4）陶瓷具有优异的力学性能、热学性能及化学稳定性，是高温结构陶瓷中最有应用潜力的材料之一。由于Si3N4是强共价键化合物，在烧结时需要加入稀土氧化物Y2O3、Nd2O3、La2O3等烧结助剂，提高材料的高温断裂韧性。

3.在氧化锆陶瓷中的应用

氧化锆（ZrO2）陶瓷具有高密度、高熔点、高硬度等性能，尤其抗弯强度和断裂韧性是所有陶瓷中最高的。由于ZrO2晶型转化伴有明显的体积变化，因而限制了直接使用的范围。稀土氧化物Y2O3、Nd2O3、Ce2O3等对ZrO2相变具有较好的抑制稳定作用，使ZrO2陶瓷材料具有较好的技术性能指标，可作为固体电解质材料、氧离子导体材料等，应用于燃料电池、传感器等领域。

4.在碳化硅陶瓷中的应用

碳化硅（SiC）陶瓷具有耐高温、抗热震、耐腐蚀、耐磨损、热传导性良好及质量轻等特点，是常用的高温结构陶瓷。SiC的强共价键结合特性决定了其在通常的条件下很难实现烧结致密化，Al2O3-Y2O3是无压烧结SiC最有效的烧结助剂；Y3Al5O12作为烧结助剂生产的SiC-YAG陶瓷复合材料可在较低温度实现致密化烧结，被认为是最有发展前景的碳化硅陶瓷体系之一。

5.在氮化铝陶瓷中的应用

氮化铝（AlN）陶瓷熔点高、热导率高、介电常数低、能耐铁、铝等金属和合金的熔蚀，在特殊气氛中有优异的耐高温性能，是理想的大规模集成电路基板和封装材料。由于AlN是共价键，且单一的烧结助剂降低烧成温度的程度有限，故通常使用复合助剂(稀土金属氧化物和碱土金属氧化物)作为烧结助剂以形成液相促进烧结，并与AlN中的氧杂质反应，提高AlN的热导率。

6.在赛隆陶瓷中的应用

赛隆（Sialon）陶瓷是在Si3N4陶瓷基础上开发出的一种Si-N-O-Al致密多晶氮化物陶瓷，其强度、韧性、抗氧化性能均优于Si3N4陶瓷，特别适用于陶瓷发动机部件和其它耐磨陶瓷制品。赛隆材料不易烧结，稀土氧化物的引入有利于在较低温度下生成液相，有效地促进烧结。同时,提高材料的常温和高温性能，加强材料断裂韧性与抗氧化性。

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