6.2無機(jī)非金屬材料

6.2無機(jī)非金屬材料6.2.1概述6.2.2無機(jī)材料的特性6.2.3無機(jī)材料分類6.2.4常用工程陶瓷結(jié)構(gòu)材料6.2.5金屬陶瓷材料

無機(jī)非金屬材料簡稱無機(jī)材料。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，無機(jī)材料亦獲得驚人進(jìn)展，許多新型無機(jī)材料的成分遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出硅酸鹽的范疇，通過控制材料成分與微觀結(jié)構(gòu)，許多具有不同功能的新型無機(jī)材料相繼研制成功，并在國防、機(jī)械、化工等工業(yè)部門獲得廣泛應(yīng)用?，F(xiàn)在，無機(jī)材料同金屬、聚合物材料一起，成為現(xiàn)代工程材料的主要支柱。傳統(tǒng)的無機(jī)材料(即陶瓷材料)主要是指以硅酸鹽化合物為主要組分制成的材料，包括日用陶瓷、普通工業(yè)用陶瓷、普通玻璃，水泥、耐火材料等，它們通常是以天然硅酸鹽礦物為原料（如粘土、長石、石英等），經(jīng)原料加工-成型-燒結(jié)而制得的陶瓷。相對于傳統(tǒng)(或普通)陶瓷而言，新發(fā)展起來的陶瓷稱為新型陶瓷(即新型無機(jī)材料)，新型陶瓷有時也稱為精細(xì)陶瓷、先進(jìn)陶瓷、高技術(shù)陶瓷等。隨著成分、結(jié)構(gòu)和工藝的不斷改進(jìn)，新型陶瓷層出不窮，它們往往是采用純度較高的人工合成化合物(如Al2O3、ZrO2、SiC、Si3N4、BN等)，經(jīng)配料-成型-燒結(jié)而制得的陶瓷，因而具有優(yōu)良的力學(xué)性能和物理性.

因此，所謂新型無機(jī)材料，系指用氧化物、氮化物、K以及各種無機(jī)非金屬化合物為原料，經(jīng)特殊的先進(jìn)工藝制備而成的、具有一系列優(yōu)異性能的新型材料。與傳統(tǒng)陶瓷材料相比，新型無機(jī)材料具有以下特點(diǎn)：1.材料組成已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出硅酸鹽的范圍，除氧化物、復(fù)合氧化物和含氧酸鹽外，還有K、氮化物、硼化物及其他鹽類和單質(zhì)。許多新型無機(jī)材料根本就不含二氧化硅及其化合物.

2.材料應(yīng)用也由結(jié)構(gòu)材料發(fā)展到功能材料，即現(xiàn)在已大量使用它的電、光、聲、磁、熱、化學(xué)性能及其之間的相互耦合效應(yīng)。3.制造工藝和制品形態(tài)均有了很大變化，正朝著單晶化、薄膜化、纖維化和復(fù)合化的方向發(fā)展。

6.2.2無機(jī)材料的特性1.力學(xué)性能

（1）高彈性模量、高硬度

陶瓷材料的彈性模量比金屬高數(shù)倍，比聚合物高2～4個數(shù)量級。其硬度在各類材料中也是最高的，各種陶瓷的硬度多為1000～5000HV(淬火鋼為500～800HV，而聚合物最硬也不超過20HV)。陶瓷的硬度隨溫度升高而降低，但在高溫下仍有較高的數(shù)值.

（2）低抗拉強(qiáng)度和較高抗壓強(qiáng)度

因其微觀結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性和不均勻性(即其致密度、雜質(zhì)、氣孔及各種缺陷的影響)，致使其實際抗拉強(qiáng)度值(約為E/1000～E/100或更低)遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于其理論值(約為E/10～E/5)，即比金屬低得多。

陶瓷在受壓時，氣孔等缺陷不易擴(kuò)展成宏觀裂紋，故其抗壓強(qiáng)度較高，約為抗拉強(qiáng)度的10～40倍。顯然，減少陶瓷中的雜質(zhì)和氣孔，細(xì)化晶粒，提高致密度和均勻度，可提高陶瓷強(qiáng)度。

（3）塑性、韌性低，脆性大

陶瓷受載時不發(fā)生塑性變形即在較低應(yīng)力下斷裂，是非常典型的脆性材料。其在室溫下幾乎沒有塑性，但在高溫慢速加載情況下，陶瓷也能表現(xiàn)出一定的塑性，塑性開始溫度約為0．5Tm(Tm為熔點(diǎn)的絕對溫度K)，由于開始塑性變形的溫度很高，因此陶瓷具有良好的高溫強(qiáng)度。由于陶瓷材料為脆性材料，故其沖擊韌性、斷裂韌性都很低，其斷裂韌性KⅠC=（1/60～

1/100）金屬。

（4）優(yōu)良高溫強(qiáng)度和低抗熱震性

陶瓷材料的熔點(diǎn)高于金屬，因而具有優(yōu)于金屬的高溫強(qiáng)度。多數(shù)金屬在1000℃以上就喪失強(qiáng)度，而陶瓷在高溫下不僅保持高硬度，而且基本保持其室溫下的強(qiáng)度，具有高的蠕變抗力，同時抗氧化性能好，故廣泛用作高溫材料。但是陶瓷承受溫度急劇變化的能力(即抗熱震性)差，當(dāng)溫度劇烈變化時容易破裂。2.物理性能與化學(xué)性能

（1）熱性能

它包括熔點(diǎn)、比熱容、熱膨脹系數(shù)、熱導(dǎo)率等與溫度有關(guān)的物理性能。陶瓷的熔點(diǎn)高，大多在2000℃以上，因而使陶瓷具有優(yōu)于金屬的高溫強(qiáng)度和高溫蠕變抗力。陶瓷的熱膨脹系數(shù)小、熱導(dǎo)率低、熱容量小，而且隨氣孔率增加而降低，故多孔或泡沫陶瓷可用作絕熱材料。

（2）電性能

大部分陶瓷有較高的電阻率，較小的介電常數(shù)和介電損耗，可用作絕緣材料。但隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，具有各種電性能的新型陶瓷材料如壓電陶瓷，半導(dǎo)體陶瓷等作為功能材料，為陶瓷的應(yīng)用開拓了廣闊的前景。

（3）化學(xué)穩(wěn)定性

陶瓷的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，金屬離子被周圍非金屬離子包圍，屏蔽于其緊密排列的間隙之中，很難再與周圍的氧發(fā)生反應(yīng)，甚至在1000℃以上的高溫下也是如此，所以具有很好的耐火性或不燃燒性。并對酸、堿、鹽等腐蝕性介質(zhì)均有較強(qiáng)的抗蝕性，與許多熔融金屬也不發(fā)生作用，故可作坩鍋材料。

3.無機(jī)材料的顯微組織與結(jié)構(gòu)無機(jī)材料是由金屬和非金屬元素的化合物構(gòu)成的多晶固體材料。組成無機(jī)材料的基本相及其結(jié)構(gòu)要比金屬復(fù)雜得多，在顯微鏡下觀察，可看到陶瓷材料的顯微結(jié)構(gòu)(組織)通常由三種不同的相組成，即晶相、玻璃相和氣相(氣孔)。（1）晶相（晶粒）（2）玻璃相（3）氣相3.無機(jī)材料的顯微組織與結(jié)構(gòu)無機(jī)材料的顯微組織示意圖晶相是陶瓷材料中最主要組成相，它決定陶瓷材料性能。晶相主要有氧化物結(jié)構(gòu)(如MgO、Al2O3)，硅酸鹽結(jié)構(gòu)及碳化物結(jié)構(gòu)(如TiC、SiC)、氮化物結(jié)構(gòu)(如Si3N4、BＮ、ＡlN)等。

玻璃相是一種非晶態(tài)低熔點(diǎn)固體相，它是熔融的陶瓷組分在快速冷卻時原子還未來得及自行排列成周期性結(jié)構(gòu)而形成的無定形固態(tài)玻璃相。材料能否形成玻璃或非晶態(tài)，與材料凝固點(diǎn)的粘度和冷卻速度有關(guān)。SiO2等氧化物的粘度很高，所以容易形成玻璃。金屬材料在凝固點(diǎn)粘度很小，一般不易形成象玻璃一樣的非晶態(tài)結(jié)構(gòu)。

但在極高的冷卻速度下也可形成非晶態(tài)結(jié)構(gòu)。如Fe-Ni非晶軟磁材料就是這樣獲得的，這種合金亦稱金屬玻璃。陶瓷中玻璃相的作用是:粘結(jié)分散的晶體相，降低燒結(jié)溫度、抑制晶體長大和充滿孔隙等。玻璃相熔點(diǎn)低、熱穩(wěn)定性差，導(dǎo)致陶瓷在高溫下產(chǎn)生蠕變，而且強(qiáng)度也不及晶體相。因此，工業(yè)陶瓷中玻璃相含量較多，需控制在20%~40%范圍內(nèi)；而特種陶瓷中玻璃相含量極少。

氣相即氣孔，它是陶瓷生產(chǎn)工藝過程中不可避免地殘存下來的。其成因幾乎與原料和生產(chǎn)工藝的各個環(huán)節(jié)都有聯(lián)系，除多孔陶瓷外，陶瓷中有兩種氣孔：一種是開口氣孔，在坯料燒成時已大部排除，陶瓷中的開口氣孔保留下來，會造成虹吸現(xiàn)象，大大惡化陶瓷性能，這是要力求避免的；另一種是閉口氣孔，它常殘留在陶瓷中，產(chǎn)生這類氣孔的原因極為復(fù)雜，如燒成溫度過高或過低，升溫太快，窯內(nèi)氣氛不當(dāng)，原料中的結(jié)晶水及水解產(chǎn)物等都會影響氣孔的存在。這兩種氣孔分布在玻璃相中，也可分布在晶界或晶內(nèi)，通常約占５％以上，氣孔會造成應(yīng)力集中，因而降低陶瓷強(qiáng)度，氣孔還會降低陶瓷的抗電擊穿能力，對光線有散射作用而降低陶瓷的透明度。

通常普通陶瓷的氣孔率為5%～10%；特種陶瓷在５％以下；金屬陶瓷則要求低于0.5％。氣孔對陶瓷力學(xué)強(qiáng)度的影響見圖6.2.11所示。圖6.2.11氣孔對力學(xué)強(qiáng)度影響←4.無機(jī)材料的制備方法大部分無機(jī)材料系由粘滯成形或燒結(jié)兩種普通工藝制成。粘滯成形主要用于玻璃的生產(chǎn)，包括熔化和粘性液體的成形。燒結(jié)則主要用于陶瓷的生產(chǎn)，它是從細(xì)的分散顆粒開始(原料制備，即經(jīng)過配料、提純、合成、精制、預(yù)燒、粉碎、分級而成)，經(jīng)混合、干燥后壓制成型為所需形狀，通常還需隨之進(jìn)行焙燒（燒成）以使顆粒間產(chǎn)生結(jié)合。

6.2.3無機(jī)材料的分類

1.按其性能和應(yīng)用的不同進(jìn)行分類2.按結(jié)晶狀態(tài)的不同進(jìn)行分類3.按化學(xué)組成的不同進(jìn)行分類按其性能和應(yīng)用的不同，可分為：

(1)工程陶瓷（結(jié)構(gòu)陶瓷）

主要指發(fā)揮其機(jī)械、熱、化學(xué)等功能的一大類材料。以力學(xué)性能為主要表征，由于它們具有耐高溫、耐腐蝕、高耐磨、高硬度、高強(qiáng)度、低蠕變等一系列優(yōu)異性能，可承受其它材料難以勝任的工作環(huán)境。它們作為高溫結(jié)構(gòu)材料，可在空氣中有載荷的情況下長期使用，且大多數(shù)可承受1200℃以上的高溫，零部件形狀尺寸穩(wěn)定性高，不需要象金屬那樣的潤滑劑。20世紀(jì)80年代，世界陶瓷熱的興起，推動了結(jié)構(gòu)陶瓷的迅猛發(fā)展，其在能源、航空航天、機(jī)械、汽車、冶金、化工、電子等方面均具有廣闊的應(yīng)用前景。

(2)功能陶瓷

主要指利用其電、磁、聲、光、熱、彈性、鐵電、壓電和力等性質(zhì)及其耦合效應(yīng)所提供的一種或多種性質(zhì)來實現(xiàn)某種使用性能的新型陶瓷。特別是那些能將各種物理量（或化學(xué)量）轉(zhuǎn)變成電訊號的機(jī)敏陶瓷，這類陶瓷能將外界的光照、壓力、溫度、氣氛、濕度、磁場、聲壓、色訊號、射線等不同環(huán)境條件下的信息轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦畔ⅰ?/p>

其它的還有絕緣陶瓷、半導(dǎo)體陶瓷、超導(dǎo)陶瓷、鐵電和壓電陶瓷等等。功能陶瓷的特點(diǎn)是品種多、產(chǎn)量大、功能全、應(yīng)用廣和更新快，可以民用為主，也可用于高新技術(shù)和軍事技術(shù)，是市場占有份額高、更新?lián)Q代快的一類新型陶瓷。

（3）生物陶瓷

是指發(fā)揮其生物和化學(xué)功能的新型陶瓷，這類材料主要用于人造骨、人工關(guān)節(jié)、固定酶載體和催化劑等。與金屬生物材料和聚合物生物材料相比，生物陶瓷具有更好的生物相存性和化學(xué)穩(wěn)定性。

20世紀(jì)70年代以來，隨著氧化鋁陶瓷和熱解碳在臨床醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用，開創(chuàng)了生物陶瓷時代，出現(xiàn)了生物活性玻璃、羥基磷灰石陶瓷和生物陶瓷涂層等，廣泛應(yīng)用于骨矯形、牙種植等醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。進(jìn)入20世紀(jì)90年代，生物陶瓷研究的一個重要特點(diǎn)是與生物技術(shù)相結(jié)合，在其中引入活體細(xì)胞與生長因子，以及賦予生物陶瓷以藥理作用。2.按結(jié)晶狀態(tài)的不同進(jìn)行分類

（1）結(jié)晶質(zhì)陶瓷

結(jié)晶質(zhì)陶瓷包括傳統(tǒng)的硅酸鹽材料和廣泛用于傳統(tǒng)技術(shù)和新技術(shù)領(lǐng)域的氧化物（如傳統(tǒng)的氧化鎂、氧化鋁耐火材料，以及均勻度和純度極高的純氧化鋁、氧化鎂、氧化鋯等氧化物材料）、非氧化物（如氮化硅、氮化硼、碳化硅、碳化鈦、硼化鋯、硅化鉬等）無機(jī)材料等。

（2）非晶質(zhì)陶瓷——玻璃

最典型的傳統(tǒng)材料的實例是硅酸鹽玻璃，它也是工業(yè)上大規(guī)模生產(chǎn)的材料。制造普通玻璃的原料是有一定純度SiO2砂、石灰石和純堿等。

非硅酸鹽玻璃，一類是氧化物玻璃，主要有B2O3、GeO2和P2O5、TiO2、V2O5、PbO、Al2O3、TeO2等。B2O3由于其能與水蒸氣起反應(yīng)，因而應(yīng)用不廣，商業(yè)利用價值較低，但卻是硅酸鹽玻璃的重要添加劑，如普通的硼硅酸鹽玻璃等。

另一類屬非氧化物玻璃，如As2S3、GeS2、BeF2和ZrF4等。其商業(yè)利用價值越來越重要，例如硫系玻璃，經(jīng)常作為半導(dǎo)體材料，鹵化物玻璃如四氟化鋯玻璃纖維（ZrF4），被認(rèn)為在紅外區(qū)要比傳統(tǒng)的硅酸鹽玻璃纖維有更優(yōu)良的光傳輸性能。

玻璃具有良好的光學(xué)性能和較好的化學(xué)穩(wěn)定性，可通過化學(xué)組成調(diào)整與結(jié)合工藝來改善其物化性能。采用新的工藝設(shè)備、高效地生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的玻璃產(chǎn)品，或?qū)λ鼈冏錾疃燃庸?，進(jìn)行表面強(qiáng)化處理，施加變色涂層以求達(dá)到具智能化的節(jié)能效果等是玻璃發(fā)展的目標(biāo)。同時玻璃研究的重要任務(wù)是要進(jìn)一步開發(fā)特種玻璃，如玻璃超導(dǎo)體、玻璃快離子和質(zhì)子導(dǎo)體、熱釋電微晶玻璃和非線性光學(xué)玻璃等，并按照特定工藝制造性能好、質(zhì)量穩(wěn)定、成品率高的玻璃產(chǎn)品。運(yùn)用先進(jìn)測試儀器和手段，研究解決玻璃結(jié)構(gòu)理論等本質(zhì)問題，為玻璃成分、性能設(shè)計提供科學(xué)依據(jù).（3）玻璃陶瓷

大多數(shù)陶瓷材料都可以說是玻璃陶瓷，因為在許多結(jié)晶質(zhì)陶瓷中，多少總含有部分玻璃相成分。玻璃陶瓷是將結(jié)晶質(zhì)陶瓷的特性與玻璃的特性相結(jié)合，其結(jié)果構(gòu)成了具有特別吸引人的優(yōu)良品質(zhì)的制品，又稱“微晶玻璃”。玻璃陶瓷起初只是作為一類普通的玻璃制品，它的重要進(jìn)展在于人們發(fā)現(xiàn)可以用它制成既經(jīng)濟(jì)且尺寸又精確的制品。如果小心控制熱處理過程，就可使原來的玻璃質(zhì)結(jié)構(gòu)90%以上是結(jié)晶質(zhì)，最后的晶粒大小一般為0.1μm～1μm，少數(shù)殘余玻璃相充填在晶粒邊界空隙中，構(gòu)成無空隙結(jié)構(gòu)。

這種玻璃陶瓷抗機(jī)械沖擊和熱沖擊能力遠(yuǎn)比常規(guī)陶瓷材料好，良好的抗機(jī)械沖擊性能是由于缺少容易聚集應(yīng)力的空隙的緣故，而抗熱沖擊性好則是因為這類材料的熱膨脹系數(shù)非常低。玻璃陶瓷是用玻璃工藝方法制成的陶瓷，工藝過程中要比普通玻璃增加一道晶化熱處理工序，前面已提到注意控制熱處理過程將可以獲得玻璃陶瓷均一的、細(xì)粒顯微結(jié)構(gòu)。

3.按化學(xué)組成進(jìn)行分類

（1）氧化物陶瓷

Al2O3，ZrO2，MgO，CaO，BeO，TiO2，ThO2，UO2等。（2）氮化物陶瓷

Si3N4，BN，TiN，AlN等。

（3）碳化物陶瓷

SiC，B4C，TiC，ZrC，Cr3C2，WC，TaC，NbC等。（4）硼化物陶瓷

ZrB2，TiB2，HfB2，LaB2，Cr2B等。（5）其它化合物陶瓷賽隆陶瓷（SILON），MoSi2陶瓷，硫化物陶瓷等。（6）復(fù)合陶瓷兩種或兩種以上化合物構(gòu)成的陶瓷如氧氮化硅陶瓷、添加金屬的金屬陶瓷以及在陶瓷基體中添加纖維而成的纖維增強(qiáng)陶瓷等。1.氧化鋁陶瓷其主要成分是Al2O3和SiO2。Al2O3含量越高則性能愈好，但工藝更復(fù)雜，成本更高。其性能特點(diǎn):強(qiáng)度高于普通陶瓷2～3倍，甚至5～6倍;硬度很高(760℃時HRA87，1200℃時仍為HRA80)、耐磨性好;耐高溫性能好，可在1600℃高溫下長期使用;耐蝕性很強(qiáng);良好的電絕緣性能，在高頻下的電絕緣性能尤為突出，每毫米厚度可耐電壓3000V以上。但其缺點(diǎn)是韌性低、抗熱震性差，不能承受溫度的急劇變化。

主要用于制作內(nèi)燃機(jī)的火花塞，切削刀具、模具、軸承(特別是在腐蝕條件下工作)，熔化金屬的坩堝、高溫?zé)犭娕继坠埽约盎び帽玫拿芊饣h(huán)、機(jī)軸套、葉輪等。

2.氮化硅陶瓷氮化硅系六方晶系晶體，以［SiN4］為結(jié)構(gòu)單元，類似［SiO4］四面體，它具有極強(qiáng)的共價鍵性。其性能特點(diǎn):氮化硅的強(qiáng)度隨制造工藝(熱壓燒結(jié)和反應(yīng)燒結(jié)氮化硅)的不同有很大差異，熱壓燒結(jié)氮化硅由于組織致密、氣孔率可接近于零，其室溫抗彎強(qiáng)度可高達(dá)800～1000MPa，而反應(yīng)燒結(jié)氮化硅室溫抗彎強(qiáng)度僅為200MPa，但其強(qiáng)度可一直保持到1200℃～1350℃的高溫仍無衰減;氮化硅陶瓷的硬度高,摩擦系數(shù)小(0．1～0．2)且其本身具有自潤滑性，在無潤滑條件下工作是一種極為優(yōu)良的耐磨材料;其蠕變抗力高，熱膨脹系數(shù)小，抗熱震性能在陶瓷中最好;化學(xué)穩(wěn)定性好，能耐除熔融NaOH和HF外的所有無機(jī)酸和某些堿溶液的腐蝕，其抗氧化溫度可達(dá)1000℃，

有色金屬熔體與氮化硅之間呈不潤濕狀態(tài)，因而可耐熔融有色金屬的侵蝕;具有優(yōu)異的電絕緣性能;其制品精度極高，燒結(jié)時的尺寸變化僅0．1%～0．3%，但由于受氮化深度限制，只能制作壁厚20～30mm以內(nèi)的零件。此外，由Si3N4和Al2O3構(gòu)成的復(fù)相陶瓷(稱為賽倫陶瓷)，是目前常壓燒結(jié)強(qiáng)度最高的材料，它具有優(yōu)異的化學(xué)穩(wěn)定性、耐磨性和熱穩(wěn)定性。熱壓燒結(jié)氮化硅只能用于形狀簡單且精度要求不高的耐磨、耐高溫零件如切削刀具(可切削淬火鋼、鑄鐵、鋼結(jié)硬質(zhì)合金、鎳基合金等)，轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)的刮片，高溫軸承等;

反應(yīng)燒結(jié)氮化硅陶瓷則主要用于制作形狀復(fù)雜，尺寸精度要求高的耐磨、耐腐蝕、耐高溫、絕緣零件，如石油、化工泵的密封環(huán)，高溫軸承、熱電偶套管、燃?xì)廨啓C(jī)轉(zhuǎn)子葉片。此外，氮化硅陶瓷是制造新型陶瓷發(fā)動機(jī)的重要材料，其使用溫度可達(dá)1200℃以上。

金屬陶瓷實質(zhì)上是由金屬和陶瓷組成的復(fù)合材料。金屬的抗熱震性、韌性好，但易氧化和高溫強(qiáng)度不高;而陶瓷的硬度高，耐熱性好，耐蝕性強(qiáng)，但抗熱震性低、脆性大。通過一定的工藝方法將它們結(jié)合起來制成金屬陶瓷，則可兼有二者的優(yōu)點(diǎn)。金屬陶瓷中，陶瓷相是氧化物(如Al2O3、ZrO2、MgO、BeO等)、K(如TiC、WC、SiC等)，硼化物(如TiB、ZrB2、CrB2等)和氮化物(如TiN、BN、Si3N4等)，它們是金屬陶瓷的基體或“骨架”。金屬相主要是鈦、鉻、鎳、鈷及其合金，它們起粘結(jié)作用，也稱粘結(jié)劑。

6.2.5金屬陶瓷材料陶瓷相和金屬相的類型和相對數(shù)量將直接影響金屬陶瓷的性能，以陶瓷相為主的多為工具材料，金屬相含量較高時多為結(jié)構(gòu)材料。目前已經(jīng)取得較大應(yīng)用的是氧化物基和K基金屬陶瓷。

1.氧化物基金屬陶瓷應(yīng)用最多的是氧化鋁基金屬陶瓷，其常用粘接劑為鉻、含量不超過10%。鉻的高溫性能較好，表面氧化時生成的Cr2O3薄膜能和Al2O3形成固溶體，將氧化鋁粉粒牢固地粘結(jié)起來。

也可加入鎳或鐵作粘結(jié)劑，在高溫下它們的氧化物都能與Al2O3形成復(fù)雜氧化物FeO·Al2O3、NiO·Al2O3，改進(jìn)陶瓷的高溫性能。氧化鋁基金屬陶瓷具有高耐熱性、高硬度、高耐磨性和高紅硬性(達(dá)1200℃)。與純氧化鋁相比，改善了韌性、抗熱震性和抗氧化能力。

氧化鋁基金屬陶瓷的主要問題是韌性和抗熱震性較低。為了進(jìn)一步提高韌性和抗熱震性，除了加入應(yīng)用較多的Cr、Fe、Ni粘結(jié)劑以外，還可加入Co、Mo、W、Ti等。不過，加入金屬粘結(jié)劑，并不能提高其強(qiáng)度。提高強(qiáng)度和韌性比較重要的辦法是細(xì)化陶瓷的粉粒和晶粒，采用熱壓成型提高致密度。

1.氧化物基金屬陶瓷將一定量K添加到氧化鋁中可制成氧化鋁-K復(fù)合陶瓷。在氧化鋁-碳化物陶瓷中添加鎳或鉬、鈷、鎢等作為粘結(jié)金屬可制成氧化鋁-碳化物-金屬復(fù)合陶瓷。

氧化鋁基金屬陶瓷目前主要用作工具材料。它與被加工金屬材料的粘著傾向小，可提高加工精度和表面光潔程度，適于高速切削;能加工硬材料，例如硬度達(dá)HRC65的冷硬鑄鐵和淬火鋼等。另外，模具、噴嘴、熱拉絲模和機(jī)械密封環(huán)等也可用此類材料制作。

2.碳化物基金屬陶瓷

（硬質(zhì)合金）碳化物基金屬陶瓷中，粘結(jié)劑主要是鐵族元素。它們對碳化物都有一定溶解度，將碳化物較好地粘結(jié)起來，例如WC-Co和TiC-Ni等。碳化物基金屬陶瓷可用作工具材料，也可用作耐熱結(jié)構(gòu)材料。

硬質(zhì)合金是將某些難