目前稀土主要应用于结构陶瓷、功能陶瓷、陶瓷色釉料等领域。随着稀土新材料的不断开发与应用，将稀土作为添加剂、稳定剂、烧结助剂作用于各种陶瓷材料，极大地改善了其性能、降低了生产成本，使其工业化应用成为可能。下面就由科众陶瓷厂来为大家讲解下稀土元素在先进陶瓷中的应用。
 

氧化(hua)铝陶瓷管

稀土元素在(zai)先(xian)进陶瓷中(zhong)的应用：

1.在先进陶瓷(ci)氧化铝淘瓷(ci)中的应用

Al2O3陶(tao)瓷由(you)于(yu)强(qiang)度高、耐(nai)高温、绝(jue)缘性好、耐(nai)磨(mo)损(sun)、耐(nai)腐蚀，且(qie)具有良好的(de)(de)(de)机电性能，是目前应用最广(guang)泛的(de)(de)(de)结构陶(tao)瓷。加入(ru)稀土氧(yang)化物(wu)如V203、La203、Sm203等可以改(gai)(gai)善Al203复合材料的(de)(de)(de)润显性能、降(jiang)低陶(tao)瓷材料的(de)(de)(de)熔点(dian)；使(shi)材料孔隙率降(jiang)低，致密度提高；阻碍其他(ta)离子(zi)迁移，降(jiang)低晶(jing)界(jie)迁移速率，抑制晶(jing)粒生长，有利于(yu)致密结构的(de)(de)(de)形成；使(shi)玻璃相的(de)(de)(de)强(qiang)度得到(dao)提高，从(cong)而达(da)到(dao)改(gai)(gai)善Al2O3陶(tao)瓷力(li)学(xue)性能的(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)。

2.在先进陶瓷氮化硅陶瓷中的应用

Si3N4陶(tao)(tao)瓷具(ju)有(you)(you)优异的(de)(de)(de)(de)力(li)学(xue)性(xing)(xing)能、热学(xue)性(xing)(xing)能及化(hua)学(xue)稳定性(xing)(xing)，是(shi)高(gao)温(wen)结(jie)构陶(tao)(tao)瓷中最(zui)有(you)(you)应(ying)用潜力(li)的(de)(de)(de)(de)材料。由于Si3N4是(shi)强共价键(jian)化(hua)合物，这决定了纯(chun)Si3N4不(bu)能靠常(chang)规固相烧(shao)结(jie)达到致密(mi)化(hua)，所以(yi)除用Si粉直(zhi)接氮(dan)化(hua)的(de)(de)(de)(de)反应(ying)烧(shao)结(jie)外，需加入一(yi)定量助烧(shao)剂制成致密(mi)材料。目(mu)前制备Si3N4陶(tao)(tao)瓷较为埋想的(de)(de)(de)(de)烧(shao)结(jie)助剂是(shi)稀土(tu)(tu)氧化(hua)物/203、Nd203、La203等。这些稀土(tu)(tu)氧化(hua)物一(yi)方(fang)(fang)面与Si3N4粉体表面的(de)(de)(de)(de)微(wei)量SiO2在高(gao)温(wen)下反应(ying)生(sheng)成含氮(dan)的(de)(de)(de)(de)高(gao)温(wen)玻璃相，有(you)(you)效促(cu)进(jin)Si3N4陶(tao)(tao)瓷的(de)(de)(de)(de)烧(shao)结(jie)；一(yi)方(fang)(fang)面形成具(ju)有(you)(you)高(gao)耐火度和(he)粘度的(de)(de)(de)(de)Y-La-Si-O-N玻璃晶界，具(ju)有(you)(you)较高(gao)的(de)(de)(de)(de)高(gao)温(wen)抗(kang)弯强度和(he)较好的(de)(de)(de)(de)抗(kang)氧化(hua)性(xing)(xing)能，并且在高(gao)温(wen)条(tiao)件下易析出具(ju)有(you)(you)高(gao)熔点的(de)(de)(de)(de)含V、La的(de)(de)(de)(de)结(jie)晶化(hua)合物，提高(gao)了材料的(de)(de)(de)(de)高(gao)温(wen)断(duan)裂韧性(xing)(xing)。

3.在先进陶瓷氧化锆陶瓷中的应用

Zro2陶瓷(ci)的(de)(de)(de)(de)(de)密(mi)度大、熔点和(he)硬度较高，尤(you)其是(shi)它的(de)(de)(de)(de)(de)抗弯强度和(he)断裂韧性较高，是(shi)所有陶瓷(ci)中最高的(de)(de)(de)(de)(de)。由于ZrO2晶型转化(hua)(hua)(hua)伴有明显的(de)(de)(de)(de)(de)体(ti)积变化(hua)(hua)(hua)，因而限(xian)制了直接(jie)使用的(de)(de)(de)(de)(de)范围。随着研(yan)究工作的(de)(de)(de)(de)(de)深入，发现加入稀(xi)土氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)物(wu)(wu)对ZrO2的(de)(de)(de)(de)(de)相(xiang)(xiang)变具有更(geng)好(hao)的(de)(de)(de)(de)(de)抑(yi)制稳定(ding)作用。常用的(de)(de)(de)(de)(de)稀(xi)土氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)物(wu)(wu)主要是(shi)Y203、Nd203、Ce203，其离子半径与Zr4+基本接(jie)近(jin)，可以(yi)(yi)与ZrO2形成单斜、四(si)方(fang)和(he)立(li)方(fang)晶型的(de)(de)(de)(de)(de)置换型固溶体(ti)，这类ZrO2陶瓷(ci)材(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)具有较好(hao)的(de)(de)(de)(de)(de)技术性能(neng)指标。如Ce02能(neng)和(he)ZrO2形成很(hen)宽范围内的(de)(de)(de)(de)(de)四(si)方(fang)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)错固溶体(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)相(xiang)(xiang)区，是(shi)良好(hao)的(de)(de)(de)(de)(de)固体(ti)电(dian)解(jie)质(zhi)材(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)，V203稳定(ding)的(de)(de)(de)(de)(de)Zr02（VSZ)是(shi)一种优良的(de)(de)(de)(de)(de)氧(yang)(yang)(yang)离子导体(ti)材(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)，在固体(ti)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)物(wu)(wu)燃料(liao)(liao)电(dian)池(chi)（SOFC)、氧(yang)(yang)(yang)气传感(gan)器以(yi)(yi)及甲烷部分氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)膜反应器等方(fang)面已获(huo)得广泛的(de)(de)(de)(de)(de)应用。
 

氧化锆陶瓷棒
 

4.在先进陶瓷碳化硅陶瓷中的应用

碳化硅(gui)陶(tao)瓷具有耐高温、抗热震、耐腐(fu)蚀、耐磨损、热传(chuan)导性(xing)良(liang)好(hao)及质量轻等(deng)特(te)(te)点(dian)，是常用(yong)的(de)高温结(jie)(jie)构陶(tao)瓷。SiC的(de)强共价键结(jie)(jie)合(he)(he)特(te)(te)性(xing)决(jue)定了其在通常的(de)条件(jian)下很难实现(xian)(xian)烧(shao)(shao)(shao)结(jie)(jie)致(zhi)密化，通常需要(yao)添加(jia)烧(shao)(shao)(shao)结(jie)(jie)助(zhu)(zhu)剂或采用(yong)热压(ya)、热等(deng)静压(ya)烧(shao)(shao)(shao)结(jie)(jie)工艺，生(sheng)产工艺复杂，成本高。无压(ya)烧(shao)(shao)(shao)结(jie)(jie)SiC最(zui)有效的(de)烧(shao)(shao)(shao)结(jie)(jie)助(zhu)(zhu)剂是Al203-V203；以V3A5012（简称VAG）为主要(yao)烧(shao)(shao)(shao)结(jie)(jie)助(zhu)(zhu)剂的(de)Sic-VAG陶(tao)瓷复合(he)(he)材料，由于在较低温度(du)下可实现(xian)(xian)致(zhi)密化烧(shao)(shao)(shao)结(jie)(jie)，因此被认为是最(zui)有发展前景的(de)碳化硅(gui)陶(tao)瓷体(ti)系之一。

5.在先进陶瓷氮化铝陶瓷中的应用

AlN是(shi)共价键化合(he)物(wu)，熔点(dian)(dian)较高，热导率(lv)高、介(jie)电(dian)常数低(di)、能耐铁(tie)、铝等金属(shu)和合(he)金的(de)熔蚀，在特殊气氛中有(you)优异(yi)的(de)耐高温性能，是(shi)理想的(de)大规模集成电(dian)路基(ji)板和封装材(cai)料。由于AlN是(shi)共价键，烧(shao)结(jie)(jie)非常困难，而单一(yi)的(de)烧(shao)结(jie)(jie)助(zhu)剂降低(di)烧(shao)成温度的(de)程度有(you)限，故通常使用(yong)复合(he)助(zhu)剂（稀土金属(shu)氧化物(wu)和诚土金属(shu)氧化物(wu)）作为烧(shao)结(jie)(jie)助(zhu)剂以形成液(ye)相促(cu)进烧(shao)结(jie)(jie)。另外，烧(shao)结(jie)(jie)助(zhu)剂还可与AlN中的(de)氧杂(za)质反应，减少(shao)因(yin)部分氧溶入(ru)AlN点(dian)(dian)阵中而造成的(de)铝空位(wei)，提高AlN的(de)热导率(lv)。