陶瓷材料的顯微結構。陶瓷材料主要組成相爲晶相、玻璃相和(hé)氣相。
一、晶相 晶相是由原子、離子、分子在空(kōng)間有規律排列成的結晶相。陶瓷材料的晶相有矽酸鹽、氧化物和(hé)非氧化物(碳化物、氮化物、硼化物)三大(dà)類相。
1．晶相的顯微組織特征 晶相又可分爲主晶相、次晶相、析出相和(hé)夾雜(zá)相。
(1) 主晶相：是材料的主要組成部分，材料的性能(néng)主要取決于主晶的性質。普通陶瓷材料的主晶相主要是莫來(lái)石和(hé)石英。
(2) 次晶相：是材料的次要組成部分。例如Si3N4材料中的顆粒狀的六方結構的相β-Si3N4爲主晶相；針狀的菱方結構的α-Si3N4爲次晶相，含量較少。
(3) 析出相：由粘土、長石、石英燒成的陶瓷的析出相大(dà)多數是莫來(lái)石，一次析出的莫來(lái)石爲顆粒狀，二次析出的莫來(lái)石爲針狀，可提高(gāo)陶瓷材料的強度。
(4) 夾雜(zá)相：不同材料夾雜(zá)相不同。夾雜(zá)相量很(hěn)少，其存在都會(huì)使材料的性能(néng)降低(dī)。 另外(wài)，晶相中還存在晶界和(hé)晶粒内部的細微結構。晶界上(shàng)由于原子排列紊亂，成爲一種晶體的面缺陷。晶界的數量、厚度、應力分布以及晶界上(shàng)夾雜(zá)物的析出情況對(duì)材料的性能(néng)都會(huì)産生很(hěn)大(dà)影響。晶粒内部的微觀結構包括滑移、孿晶、裂紋、位錯、氣孔、電疇、磁疇等。
2．晶相對(duì)材料性能(néng)的影響 晶相的結構、數量、形态和(hé)分布決定了(le)陶瓷材料的主要性能(néng)和(hé)應用(yòng)。 晶相對(duì)陶瓷材料的物理(lǐ)性能(néng)有直接影響。例如氧化鋁陶瓷的性能(néng)與其主晶相剛玉(α-Al2O3)含量關系極大(dà)。 晶粒的尺寸也(yě)是影響陶瓷材料性能(néng)的重要因素，一般細晶粒可以阻止裂紋的擴展，提高(gāo)材料的導熱系數，使材料絕緣性能(néng)下(xià)降。
二、玻璃相
1．玻璃相的形成 玻璃相一般是指由高(gāo)溫熔體凝固下(xià)來(lái)的、結構與液體相似的非晶态固體。 陶瓷材料在燒結過程中，發生了(le)一系列的物理(lǐ)化學變化，生成了(le)熔融液相。如果熔融态時(shí)粘度很(hěn)大(dà)，即流體層間的内摩擦力很(hěn)大(dà)，冷卻時(shí)原子遷移比較困難，晶體的形成很(hěn)難進行，而形成過冷液相，随着溫度繼續下(xià)降，過冷淮相粘度進一步增大(dà)，冷卻到(dào)一事(shì)實上(shàng)溫度時(shí)，熔體固體，“凍結”成爲玻璃，此時(shí)的溫度稱爲玻璃轉變溫度Tg，低(dī)于此溫度表現(xiàn)出明(míng)顯的脆性。加熱時(shí)，玻璃熔體粘度降低(dī)，在某個粘度時(shí)，玻璃顯著軟化，這(zhè)時(shí)所對(duì)應的溫度爲軟化溫度Tf。玻璃轉變溫度和(hé)軟化溫度都具有一個溫度區(qū)間，不是某一确定的數值，這(zhè)與晶體的轉變不同。
2．玻璃相的作(zuò)用(yòng) 玻璃相具有以下(xià)幾個方面的作(zuò)用(yòng)：
(1)起粘接劑和(hé)填充劑的作(zuò)用(yòng)，玻璃相是一種易熔相，可以填充晶粒間隙，将晶粒粘接在一起，使材料緻密化；
(2)降低(dī)燒成溫度，加快(kuài)燒結過程；
(3)阻止晶型轉變，抑制晶粒長大(dà)，使晶粒細化；
(4)增加陶瓷的透明(míng)度等。 不同的陶瓷材料玻璃相的含量不同，玻璃相對(duì)材料的性能(néng)有重要影響，玻璃相的存在一般會(huì)降低(dī)陶瓷材料的機械強度和(hé)熱穩定性，影響其介電性能(néng)。 3．玻璃相的組織特點 普通陶瓷的玻璃相的成分大(dà)都爲二氧化矽(20~80%)和(hé)其他(tā)氧化物。其組織在反光顯微鏡明(míng)場照明(míng)方式觀察時(shí)爲暗黑色，量少時(shí)分布在晶粒交界處的三角地帶，量多時(shí)連成網絡結構。
三、氣相 氣相是陶瓷材料内部尥的氣體形成的孔洞。普通陶瓷含有5~10%的氣孔，特種陶瓷則要求氣孔率在5%以下(xià)。
1．氣相的形成 材料中氣孔形成的原因比較複雜(zá)，影響因素較多，如材料制備工(gōng)藝、粘接劑的種類、原材料的分解物、結晶速度、燒成氣氛都影響陶瓷中氣孔的存在。采取一定的工(gōng)藝手頂可以使氣孔率降低(dī)或者接近于零。
2．氣相對(duì)材料的影響 氣相的多少、大(dà)小(xiǎo)、形狀、分布都會(huì)對(duì)陶瓷材料産生很(hěn)大(dà)的影響。 除了(le)多孔陶瓷外(wài)，氣相的存在都是不利的，氣孔的存在會(huì)使材料的密度、機械強度下(xià)降，直接影響材料的透明(míng)度，同時(shí)，大(dà)量氣孔的存在會(huì)使陶瓷材料絕緣性能(néng)降低(dī)，介電性能(néng)變差，但(dàn)是氣孔多的陶瓷材料表面吸附性能(néng)及隔熱性能(néng)好(hǎo)，利于塗層等。
3．氣相的顯微形貌 陶瓷材料中的氣孔可分爲開(kāi)口氣孔和(hé)閉口氣孔兩種，在反光顯微鏡下(xià)均爲暗黑色的空(kōng)洞，圓形，邊緣不規則，這(zhè)是由于氣孔中多有夾雜(zá)物的析出造成的。 典型陶瓷材料的顯微組織 常用(yòng)的陶瓷材料有傳統陶瓷(普通陶瓷)和(hé)新型陶瓷(特種陶瓷)。 普通陶瓷是粘土、石英、長石燒成的三組分陶瓷，包括日用(yòng)、裝飾、建築、衛生、化工(gōng)、電工(gōng)、紡織、多孔、藝術陶瓷等。 新型陶瓷由于化學成分、顯微結構及性能(néng)不同于普通陶瓷又被稱爲特種陶瓷。被作(zuò)用(yòng)工(gōng)程結構材料和(hé)功能(néng)材料，按其應用(yòng)可分爲高(gāo)硬度陶瓷、高(gāo)溫陶瓷、電子陶瓷、光學陶瓷、敏感陶瓷等。 金(jīn)屬陶瓷也(yě)是一種特殊陶瓷，是金(jīn)屬和(hé)陶瓷組成的非均質的複合材料。金(jīn)屬韌性好(hǎo)，熱穩定性好(hǎo)，但(dàn)易氧化，高(gāo)溫強度不夠；陶瓷硬度高(gāo)，耐熱性好(hǎo)，耐腐蝕性強，但(dàn)脆性大(dà)，熱穩定性差。将兩者結合起來(lái)，可以得到(dào)高(gāo)強度、高(gāo)韌性、高(gāo)韌熱性，高(gāo)耐腐蝕性的材料，是一種很(hěn)有前途的工(gōng)具材料。