结构陶瓷：极端环境领域最具潜质的优质材料

结构陶瓷凭借其优异的力学性能及热学性能成为陶瓷材料的重要分支，约占整 个陶瓷市场的 30%左右。近二十年来，国家重大工程和尖端技术对陶瓷材料及其制备 技术也提出了更高的要求和挑战：例如航天工业火箭发射中液氢液氧涡轮泵用的氮 化硅陶瓷轴承在低温极端条件下无滑状态下高速运转，要求陶瓷抽承强度高、初性 好、耐磨损、表面加工精度高;核电站主泵用的大尺寸陶瓷密封环需要长寿命高可靠 性，特别是地球卫星拍摄地面目标的对地监测使用的碳化硅陶瓷反射镜，除了高弹 性模量、低热膨胀系数和轻量化，要求高精度超镜面和大尺寸，这对大尺寸结构陶 瓷材料的成型技术、烧结技术、加工技术都是一个挑战;而光通讯中的光纤连接器陶 瓷插芯，其内孔为 125 微米，并且要求极高的表面光洁度与尺寸精度及同心度。
力学性能方面，高熔点及使用温度范围广奠定了陶瓷材料在结构领域中的应用 基础。有机材料大多是分子键结合，金属材料则以金属键结合为主，陶瓷材料主要 以离子键及共价键结合，因而陶瓷材料熔点相较最高。同时陶瓷材料在承受载荷的 长期使用温度也均稳定在 1000℃以上，相较金属材料中，当前使用温度最高的为高 温合金，其使用温度为 1200℃以下，承受载荷情况时使用温度在 1000℃以上。
此外，高强度及耐磨性能使得陶瓷材料在结构领域选材中脱颖而出。相较有机 材料及金属材料，在相同密度、比刚度及成本情况下，陶瓷材料的强度最强，因而决 定了陶瓷材料可以更好适用于更加苛刻的环境中，此外，经中南工大粉末冶金研究 所测定，陶瓷材料耐磨性相当于锰钢的 266 倍，高铬铸铁的 171.5 倍。
热学性能方面，良好的导热性能、热膨胀性能及抗热震性使得陶瓷材料在许多 应用领域有着金属等其它材料不可替代的地位。相比于有机材料，陶瓷材料及金属 材料的导热性能更好，但在高温情况下，陶瓷材料的热膨胀系数及热应力断裂抵抗 因子低于金属材料，意味着陶瓷材料在高温情况下可以经受住较大的热冲击，是极 端环境中最佳材料。
结构陶瓷材料的致命弱点是脆性。目前结构陶瓷材料的研究及开发已从原先倾 向于单相和高纯度的特点向多相复合的发向发展，其中包括纤维（或者晶须）补强 的陶瓷基复合材料、自补强陶瓷材料及纳米复相陶瓷等等，使得结构陶瓷材料性能 得到了极大的改观。