在超硬高端材料领域,正确理解玻璃陶瓷和先进陶瓷的本质差异,对于材料选型、工艺设计和性能优化至关重要。尽管二者同属无机非金属材料,它们在微观结构、制备工艺、典型应用和成本效益上都有显著区别。下面,我们从四个方面为您梳理它们的不同特点,帮助您做出更明智的决策。
微观结构
玻璃陶瓷
初始以非晶玻璃形式熔制,通过精确的二次热处理,在基体中长出分布均匀、尺寸可控的微米级晶体。因此,玻璃陶瓷兼具玻璃相的整体性和晶体相的优良性能,表现出极低的热膨胀系数、优异的抗裂性能和良好的可机械加工性。
先进陶瓷
以氧化物、氮化物或碳化物粉末为原料,经高温烧结使晶粒致密结合。其晶界牢固,结构紧实且各向异性明显,造就了极高的硬度和抗压强度,但相对较脆,不易直接进行机械切削加工。
制备工艺
玻璃陶瓷
熔融—淬火:形成均匀的玻璃;
控制结晶:二次加热,添加成核剂,促使均匀的微晶析出;
成型/精加工:车削和铣削可以在玻璃态或部分结晶状态下进行
先进陶瓷
粉末制备:高纯度氧化物/氮化物/碳化物的球磨;
成型:干压、等静压、注浆、薄膜涂覆、3D打印;
烧结:常压烧结、热压、气压烧结或SPS;
后处理:采用金刚石研磨、激光加工等精密方法
应用场景
行业 | 玻璃陶瓷 | 先进陶瓷 |
半导体与光刻 | 低膨胀光学平台、掩模基板(Zerodur) | 导热板、夹臂、真空吸盘等。 |
航天 | 稳定的镜座、卫星热控结构、激光陀螺仪腔 | Si₃N₄高温轴承、SiC反射器 |
精密仪器 | 干涉仪支架、离子阱支架 | 氮化硅转子、陶瓷量规底座 |
医疗与生物技术 | X射线透明平台、人体植入物 | 氧化锆植入物、医用输液泵 |