金属材料和陶瓷材料都有哪些组成相，说明它们的性质与作用

金属材料中有固溶体和化合物两类基本组成相。 置换固溶体：溶质原子取代溶剂晶格某些结点上的溶剂原子而形成的固溶体。当溶质原子与 溶剂原子的直径、电化学性质比较接近时，一般形成置换固溶体；可以为有限或者无限固溶 间隙固溶体：溶质原子进入溶剂晶格中的间隙位置而形成的固溶体。当溶质原子直径远小于溶剂原子时，一般形成间隙固溶体。溶解度小，为有限固溶体 固溶体的强度、硬度高于其溶剂组元，产生了强化效果。塑形、韧性变化不大。因而固溶体 具有较好的综合机械性能（一定的强度及很好的塑性），良好的塑性成形性能，常作为金属 结构材料中的基本组成相（基体）。 化合物是金属材料中组元之间相互作用而生成的新相，其晶体结构与溶剂、溶质均不同。 分类： 化合物可以是金属原子与某些非金属原子形成的化合物，也可以是组元金属与金属之间的形 成的化合物，称为金属间化合物。 金属材料中可能出现的化合物按它们的结构又可分为间隙化合物、正常价化合物、电子相化 金属材料中的化合物的熔点、硬度较高、脆性较大，这是因为除金属键外，它们之中尚含相当成分的离子键或共价键，但如果它以较少数量与韧性的固溶体适当搭配，可以作为强化相。 因此，合理控制合金中化合物的数量、尺寸、分布，可以极大地改善合金性能。

陶瓷材料有晶相、玻璃相、气相 晶相是陶瓷材料的基本组成部分；组成陶瓷晶相的晶体通常有三类：氧化物（如氧化铝、氧 化钛等）；氧酸盐（如硅酸盐、钛酸盐等）；非氧化合物（金属碳化物、氮化物、硼化物）。 晶相进一步可分为主晶相、次晶相、第三晶相等，材料的性质主要由主晶相决定。 玻璃相是陶瓷烧结时各组成物和杂质产生一系列物理化学反应后所形成的液相冷却而形成 的。玻璃相为非晶态，排列无序，低熔点固体。 作用主要为将分散的晶相粘结起来；降低烧结温度与改善工艺性；抑制晶体长大以及提高陶 瓷材料的致密程度。 缺点：由于其组成不均匀，会使材料的物化性质不均匀；玻璃相的机械强度比晶相低一些， 热稳定性也差一些，在较低温度下便开始软化；玻璃相过多，陶瓷的熔点也降低。 气相是指陶瓷空隙中的气体，也就是陶瓷组织内部残留下来的孔洞。 会降低陶瓷的强度。

陶瓷材料的分类

采用高纯度人工合成的原料，利用精密控制工艺成形烧结制成，一般具有某些特殊性能，以适应各种需要。根据其主要成分，有氧化物陶瓷、氮化物陶瓷、碳化物陶瓷、金属陶瓷等；特种陶瓷具有特殊的力学、光、声、电、磁、热等性能。本节主要介绍特种陶瓷。
特种材料分类
根据用途不同，特种陶瓷材料可分为结构陶瓷、工具陶瓷、功能陶瓷。
结构陶瓷
氧化铝陶瓷主要组成物为Al2O3，一般含量大于45%。氧化铝陶瓷具有各种优良的性能。耐高温，一般可要1600℃长期使用，耐腐蚀，高强度，其强度为普通陶瓷的2~3倍，高者可达5~6倍。其缺点是脆性大，不能接受突然的环境温度变化。用途极为广泛，可用作坩埚、发动机火花塞、高温耐火材料、热电偶套管、密封环等，也可作刀具和模具。
氮化硅陶瓷主要组成物是Si3N4，这是一种高温强度高、高硬度、耐磨、耐腐蚀并能自润滑的高温陶瓷，线膨胀系数在各种陶瓷中最小，使用温度高达1400℃，具有极好的耐腐蚀性，除氢氟酸外，能耐其它各种酸的腐蚀，并能耐碱、各种金属的腐蚀，并具有优良的电绝缘性和耐辐射性。可用作高温轴承、在腐蚀介质中使用的密封环、热电偶套管、也可用作金属切削刀具。
碳化硅陶瓷主要组成物是SiC，这是一种高强度、高硬度的耐高温陶瓷，在1200℃~1400℃使用仍能保持高的抗弯强度，是目前高温强度最高的陶瓷，碳化硅陶瓷还具有良好的导热性、抗氧化性、导电性和高的冲击韧度。是良好的高温结构材料，可用于火箭尾喷管喷嘴、热电偶套管、炉管等高温下工作的部件；利用它的导热性可制作高温下的热交换器材料；利用它的高硬度和耐磨性制作砂轮、磨料等。
六方氮化硼陶瓷主要成分为BN，晶体结构为六方晶系，六方氮化硼的结构和性能与石墨相似，故有“白石墨”之称，硬度较低，可以进行切削加工具有自润滑性，可制成自润滑高温轴承、玻璃成形模具等。
工具陶瓷
硬质合金主要成分为碳化物和粘结剂，碳化物主要有WC、TiC、TaC、NbC、VC等，粘结剂主要为钴（Co）。硬质合金与工具钢相比，硬度高（高达87~91HRA），热硬性好（1000℃左右耐磨性优良），用作刀具时，切削速度比高速钢提高4~7倍，寿命提高5~8倍，其缺点是硬度太高、性脆，很难被机械加工，因此常制成刀片并镶焊在刀杆上使用，硬质合金主要用于机械加工刀具；各种模具，包括拉伸模、拉拔模、冷镦模；矿山工具、地质和石油开采用各种钻头等。
金刚石天然金刚石（钻石）作为名贵的装饰品，而合成金刚石在工业上广泛应用，金刚石是自然界最硬的材料，还具备极高的弹性模量；金刚石的导热率是已知材料中最高的；金刚石的绝缘性能很好。金刚石可用作钻头、刀具、磨具、拉丝模、修整工具；金刚石工具进行超精密加工，可达到镜面光洁度。但金刚石刀具的热稳定性差，与铁族元素的亲和力大，故不能用于加工铁、镍基合金，而主要加工非铁金属和非金属，广泛用于陶瓷、玻璃、石料、混凝土、宝石、玛瑙等的加工。
立方氮化硼（CBN）具有立方晶体结构，其硬度高，仅次于金刚石，具热稳定性和化学稳定性比金刚石好，可用于淬火钢、耐磨铸铁、热喷涂材料和镍等难加工材料的切削加工。可制成刀具、磨具、拉丝模等
其它工具陶瓷尚有氧化铝、氧化锆、氮化硅等陶瓷，但从综合性能及工程应用均不及上述三种工具陶瓷。
功能陶瓷
功能陶瓷通常具的特殊的物理性能，涉及的领域比较多，常用功能陶瓷的特性及应用见表。
常用功能陶瓷 种类 性能特征 主要组成 用途 介电陶瓷 绝缘性 Al2O3、Mg2SiO4 集成电路基板 热电性 PbTiO3、BaTiO3 热敏电阻 压电性 PbTiO3、LiNbO3 振荡器 强介电性 BaTiO3 电容器 光学陶瓷 荧光、发光性 Al2O3CrNd玻璃 激光 红外透过性 CaAs、CdTe 红外线窗口 高透明度 SiO2 光导纤维 电发色效应 WO3 显示器 磁性陶瓷 软磁性 ZnFe2O、γ-Fe2O3 磁带、各种高频磁心 硬磁性 SrO．6 Fe2O3 电声器件、仪表及控制器件的磁芯 半导体陶瓷 光电效应 CdS、Ca2Sx 太阳电池 阻抗温度变化效应 VO2、NiO 温度传感器 热电子放射效应 LaB6、BaO 热阴极 精陶瓷
陶瓷材料中已崛起了精细陶瓷，它以抗高温、超强度、多功能等优良性能在新材料世界独领风骚。精细陶瓷是指以精制的高纯度人工合成的无机化合物为原料，采用精密控制工艺烧结的高性能陶瓷，因此又称先进陶瓷或新型陶瓷。精细陶瓷有许多种，它们大致可分成三类。
结构陶瓷
这种陶瓷主要用于制作结构零件。机械工业中的一些密封件、轴承、刀具、球阀、缸套等都是频繁经受摩擦而易磨损的零件，用金属和合金制造有时也是使用不了多久就会损坏，而先进的结构陶瓷零件就能经受住这种“磨难”。
电子陶瓷
指用来生产电子元器件和电子系统结构零部件的功能性陶瓷。这些陶瓷除了具有高硬度等力学性能外，对周围环境的变化能“无动于衷”，即具有极好的稳定性，这对电子元件是很重要的性能，另外就是能耐高温。
生物陶瓷
生物陶瓷是用于制造人体“骨骼一肌肉”系统，以修复或替换人体器官或组织的一种陶瓷材料。
精细陶瓷是新型材料特别值中得注意的一种，它有广阔的发展前途。这种具有优良性能的精细陶瓷，有可能在很大的范围内代替钢铁以及其他金属而得到广泛应用，达到节约能源、提高效率、降低成本的目的；精细陶瓷和高分子合成材料相结合．可以使交通运输工具轻量化、小型化和高效化。
精陶材料将成为名副其实的耐高温的高强度材料，从而可用作包括飞机发动机在内的各种热机材料、燃料电池发电部件材料、核聚变反应堆护壁材料、无公害的外燃式发动机材料等。精细陶瓷与高性能分子材料、新金属材料、复合材料并列为四大新材料。有些科学家预言．由于精细陶瓷的出现，人类将从钢铁时代重新进入陶瓷时代