陶瓷在古代文明中被用来制作陶器；如今，它们被广泛应用于各个领域。不同的现代陶瓷具有复杂的性能和用途。
其中结构陶瓷是航空航天、医疗、汽车、工程、能源和电子领域应用的重要类型。
本文将介绍结构陶瓷在现代工业中的应用。让我们开始吧。
什么是结构陶瓷？它为何重要？
结构陶瓷是经过加工用于制造尖端机器、设备、工具和车辆的工程级陶瓷材料。
结构陶瓷元件在恶劣条件下也能保持稳定的性能。它们因其高机械强度、热稳定性、优异的耐磨性、耐用性和惰性而广受欢迎。
结构陶瓷重量轻但强度高，其应用可显著减轻机器和仪器的重量。
这些陶瓷元件广泛应用于普通陶瓷和金属无法应用的高科技制造领域，为机械、航空航天、汽车等关键工程领域带来了创新。
现代技术很大程度上依赖于结构陶瓷的卓越特性和性能。
一些重要的结构陶瓷示例：
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氧化铝（Al2O3）： 氧化铝是最著名的结构陶瓷材料之一。它是一种白色材料，具有一些优异的性能，包括高熔点、高强度、极高的硬度、热稳定性、耐磨性和导电性。
具有所需特性的纯氧化铝成本低廉。它是一种耐火陶瓷材料，通常用作磨料、绝缘体和加热元件。
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氮化硅（Si3N4）： Si3N4是一种高耐磨、热稳定性的结构陶瓷材料。它呈黑色或深灰色，可抛光成闪亮的外观。
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碳化硅（SiC）： 碳化硅是一种黑色或绿色的材料，具有很高的耐腐蚀性和硬度。
碳化硅 可以制成各种极硬的陶瓷产品，非常适合用于汽车零部件。
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氧化锆（ZrO2）： ZrO2 是一种白色结晶的锆氧化物。高热稳定性和优异的抗热震性是氧化锆的两大重要特性。
它是一种无味、耐火陶瓷，广泛用于氧气传感器、等离子喷涂涂层和医疗植入物。
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氮化硼（BN）： 氮化硼由一个硼原子和一个氮原子组成，通过二元共价键形成类似石墨的六方结构，具有极强的绝缘性、极高的导热性和高温稳定性。
氮化硼 以固体和颗粒形式存在，硬度极高，类似于钻石。
结构陶瓷在不同现代工业中的用途：
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机械工业： 机械工程是一个复杂的技术领域，结构陶瓷部件在其中发挥着至关重要的作用。陶瓷部件在机械设备中展现出无与伦比的精度和耐用性。
机械工程中使用的一些重要陶瓷部件是陶瓷棒、陶瓷柱塞、陶瓷衬套、陶瓷焊接滚轮、陶瓷盘、陶瓷销、陶瓷喷嘴和陶瓷阀门。
结构陶瓷在制造机械、切削和磨削工具、耐磨部件、热加工设备、化学加工设备等方面也有着巨大的应用。
以下是结构陶瓷制成的常见机械机械：
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轴承和衬套
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密封件和垫圈
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砂轮
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切削刀片
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泵叶轮和衬套
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阀座和阀球
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窑具
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热交换器
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过滤系统
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反应釜等
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航天： 结构陶瓷材料对于航空航天工业至关重要。
它们是飞机机身、发动机部件和安全材料的关键元素，通常以陶瓷基复合材料（CMC）的形式使用。这些CMC比单一陶瓷材料更坚固、更坚韧。
在航空航天领域，重量是一个关键因素；结构陶瓷可以减轻车辆整体重量并提高燃油效率。
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汽车： 结构陶瓷使汽车在极端条件下也能保持高性能。它们是现代汽车制动部件、排气系统和电子设备的主要元件。
全球汽车陶瓷市场正在增长，预计到 2030 年复合年增长率 (CAGR) 将达到 6.3%。
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能源部： 能源基础设施和仪器需要在严苛的环境条件下具有高温稳定性和可持续性的材料。
结构陶瓷有助于制造能源领域的高效能源设备和结构。以下坚固的电气和机械部件均采用这些陶瓷制造：
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燃气轮机，
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涡轮增压器，
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热交换器，
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排气系统，
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绝缘装置，
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燃料电池和电池，
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太阳能电池
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机器人
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陶瓷效应器
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高压绝缘子、继电器和传感器。
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化工： 化工行业在严酷的环境中运行，传统材料往往缺乏耐用性。因此，结构陶瓷制成的设备对这些工厂至关重要。
以下是化学加工厂中发现先进陶瓷材料的关键要素。
化学反应器： 氧化锆 (ZrO2) 和碳化硅 (SiC) 是两种用途广泛的结构陶瓷，具有优异的耐腐蚀和耐化学性。它们用于建造化学反应器，能够承受腐蚀性介质和极端温度。
反应堆容器和内衬： 陶瓷部件在氧化条件下表现出高惰性。它们能够防止高反应性化学处理系统中的化学反应和污染，从而确保操作的完整性。
泵和阀门配件： 结构陶瓷坚硬、耐磨、耐用。因此，阀门部件和泵均采用结构陶瓷材料制成，即使在化工厂最严苛的条件下也能保持更长的使用寿命。
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半导体制造： 高性能陶瓷配件在半导体制造中有着广泛的应用。它们在精密半导体器件和芯片的制造中提供了精确度、可靠性和耐用性。
氧化铝和氮化硅因其硬度和耐磨性而被用于晶圆载体的抛光。它们也用于复杂的集成电路（IC）结构和半导体封装。
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电子设备： 采用硬质结构陶瓷制成的电子设备更加可靠耐用。高度复杂的电子框架需要卓越的电气和热性能，而陶瓷基板通常具备这些特性。
陶瓷材料使电子设备的设计得以创新。
某些功能陶瓷材料是电信和传输系统高频电路中必不可少的组成部分。
一些其他陶瓷复合材料可作为敏感电子系统的电磁屏蔽并抵御电磁干扰（EMI）。
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医疗应用： 结构陶瓷对现代医学技术产生了革命性的影响，将医疗技术提升到了一个全新的高度。
电子医疗设备： 不同的电动医疗机器具有结构陶瓷制成的部件，例如：
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X射线成像机中的高性能氧化铝绝缘子，
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质谱仪中陶瓷电极和电极支架的精确结构，
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血液检测机中的超纯氧化铝，
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精密泵部件等
生命科学： 许多救生医疗配件均采用耐磨、耐腐蚀的结构陶瓷材料制成，包括流体雾化器、滑动血阀和流体分配喷嘴。
常见问题：
问：现代陶瓷与传统陶瓷有何不同？
回答： 现代陶瓷与传统陶瓷的主要区别在于原料、工艺、性能等方面。
传统陶瓷通常由粘土、矿物和岩石等天然元素制成。
而现代陶瓷的主要成分是高纯度的无机化合物、合成材料和粘合剂，经过成型、烧结、加工等严格的合成工艺过程而合成。
陶瓷的工业用途有哪些？
陶瓷的工业用途有耐热、耐磨零件、耐火材料、轴承、磨料、切削工具等。
底线： 因此，结构陶瓷材料是现代科技文明不可或缺的一部分，其应用范围从航空航天到家用电器，陶瓷行业正在各地迅速扩张。
结构陶瓷不仅仅是一种材料，它还是一种非凡的建筑元素，正在改善着我们的日常生活。随着科技的进步，对这些材料的需求正不断增长。