新型无机非金属材料概述.doc

目录 1.无机非金属材料技术发展现状 2.特种水泥的使用性能、种类和发展 2.1特种水泥的重要性 2.2特种水泥的种类 2.3特种水泥的发展方向 3.特种玻璃 3.1特种玻璃的概述 3.1.1光学功能玻璃 3.1.2电磁功能玻璃 3.1.3热学功能玻璃 3.1.4力学与机械功能玻璃 3.1.5生物活性玻璃 3.2特种玻璃的制备和加工 4.新型陶瓷 4.1新型陶瓷的定义、性能 4.2新型陶瓷与传统陶瓷的区别 4.3新型陶瓷的分类 5.特种耐火材料 5.1特种耐火材料的概述 5.2特种耐火材料的特点 5.3特种耐火材料的性能 5.4特种耐火材料的组织结构 5.5特种耐火材料的用途 5.6特种耐火材料展望 6.结束语 摘要材料是人类赖以生存的物质基础，是科技进步的核心，是高新技术发展和社会现代化的先导，是一个国家科学技术和工业水平的反映和标志。20世纪80年代以高技术群为代表的新技术革命，把新材料、信息技术和生物技术并列为新技术革命的重要标志，世界各先进工业国家都把新材料作为优先发展的领域。在材料领域，无机非金属材料（简称无机材料）占有举足轻重的地位。无机非金属材料inorganic nonmetallic materials是以某些元素的氧化物、碳化物、氮化物、卤素化合物、硼化物以及硅酸盐、铝酸盐、磷酸盐、硼酸盐等物质组成的材料。是除有机高分子材料和金属材料以外的所有材料的统称。无机非金属材料是与有机高分子材料和金属材料并列的三大材料之一。本文简要介绍无机非金属材料领域几类主要的新型材料的发展前景、类型、应用等。 关键词特种水泥 特种玻璃 新型陶瓷 特种耐火材料 1.无机非金属材料技术发展现状 无机非金属材料包括结构陶瓷、水泥与建筑材料、日用陶瓷、玻璃制品、非金属矿物材料等，是国防军工、现代工业、现代交通和基本建设的物质基础，无机非金属材料的发展对于保障和加快我国国民经济和国防工业的发展有着十分重要的意义。 近几十年来，我国无机非金属材料工业取得离突飞猛进的发展，其中水泥、平板玻璃、建筑卫生陶瓷等的产量多年来一直位居世界第一位。水泥工业从科研、设计到制造等各个环节的技术水平有了很大提高。新型干法窑外分解水泥生产线实现了国产化，其主要经济技术指标达到国际先进水平，且已出口国外。中国水泥品种的研究开发处于世界先进行列，已形成六大通用系列、约六十多个品种，包括快硬、膨胀、油井、水工、耐高温、防腐防护、装饰等特种水泥系列，并研究开发了具有中国自主知识产权的流铝酸盐等系列水泥。 建筑卫生陶瓷工业在我国也得到了飞速发展，先后从发达国家引进了大量世界先进的技术装备，经过科技攻关和引进技术的消化吸收，中国建筑卫生陶瓷产品质量的整体水平大幅度提高，花色品种大量增加，产品档次逐步提高，有的品种已达到国外高档产品水平。 我国独立自主研究开发出浮法玻璃生产工艺，经过多次攻关，技术不断完善，取得了日产500吨玻璃生产工艺技术的突破。目前，我国浮法玻璃产量占平板玻璃工业总产量的近70。浮法玻璃生产工艺技术已向国外出口。此外，发达国家先后在上海、深圳、大连等地与中方合资建设了大型浮法玻璃生产线，提高了我国玻璃生产的总体技术水平。 2.特种水泥的使用性能、种类和发展 2.1特种水泥的重要性 水泥是一种细磨成粉末装、加水可为塑性浆体、在空气或水中均能硬化、并能将沙石与金属等材料牢固胶结在一起的水硬性凝胶材料。水泥自从与18世纪20年代问世以来，已有正规生产达170多年的历史。中国大量生产的是传统的硅酸盐水泥，但是这些通用水泥不可能完全满足各种现代化建设工程和施工新工艺的不同技术要求，某些特种工程就必须采用某种特种水泥来确保建设成功。如油田的油井，需要有适用于不同深度油井固井工程的各种温度的油井水泥品种系列。国防等用的紧急抢修工程需要不同性能的快硬高强水泥、特快硬水泥、快凝快硬水泥等。在房屋建设中，需要用高强度、水硬性好的白水泥和彩色水泥，是建筑物的造型、色彩和纹理更为美观而经久耐用。此外，还要因地制宜、因原燃料制宜，力求更好的经济效益与社会效益。中国地大物博，如有色杂质含量低的优质石灰石、黏土和燃料，既有利于制造白水泥；储量大的优质矾土可制高铝水泥、耐火材料和膨胀水泥低品位矾土和石膏可制硫铝酸盐水泥有铁矾土可知铁铝酸盐水泥明矾石可制膨胀水泥等。中国已成为世界上水泥品种较多的国家之一。 2.2特种水泥的种类 专用水泥和特性水泥是指具有某种专门用途地和某种性能比较突出的水泥。由于二者之间难以确切界定，故常合称为特种水泥。特种水泥的分类，一是按主要矿物所属体系分为六个体系；二是按其功能和用途分为七大类 （1）快硬高强水泥；（2）中、低热水泥；（3）油井水泥；（4）耐高温水泥；（5）膨胀自应力水泥；6装饰水泥；（7）其他类低碱水泥、道路水泥、耐酸水泥、氯氧镁水泥 2.3特种水泥的发展方向 （1）生产与应用的同步发展 关于中国特种水泥的产量，从水泥厂的生产能力来看，并不存在大问题，关键在于特种水泥的应用上，应该特别重视开发需求、加强宣传和推广，对其价格应有客观的认识，要有设计和使用双方的密切配合 。 2完善生产工艺和改善使用性能 主要涉及下列品种快硬早强类水泥、低水化热水泥、油井水泥、膨胀自应力水泥、白水泥、彩色水泥和耐高温水泥。 3以节能为中心开发水泥新品种 包括有节能型矿物的开发如低钙、低烧成温度及易磨性好的矿物体系；工业废渣的利用如利用煤矸石、粉煤灰、矿渣以及碱渣等；尾矿的利用中国每年废弃的黑色金属和有色金属尾矿数以亿吨计，有些尾矿中含有较多的三氧化二铝 、三氧化二铁以及各种微量元素，这为发展上述低钙、低烧成温度的节能水泥和高效矿化剂提供了廉价原料。 （4）新型特种水泥的研究开发 应以研究开发超高强（特别是抗折强度）水泥、超低热水泥和耐久性水泥为主，这也会是国际上研究开发的重点和发展趋势。其中，包括开发抗压强度为300兆帕，抗折强度为100兆帕以及耐久性可保证一千年的水泥基材料。这些新颖特种水泥若能开发成功，将会引起工程界的一场真正革命。 3.特种玻璃 3.1特种玻璃的概述 特种玻璃，又叫新型玻璃，是指除日用玻璃以外的、采用精制高纯或新型原料，或采用新工艺在特殊条件下或严格控制形成过程制成的一些具有特殊功能或特殊用途的玻璃，也包括经玻璃晶化获得微晶玻璃。特种玻璃以其特有的功能特性可以分为光学功能玻璃、电磁 功能玻璃、热学功能玻璃、力学功能玻璃及生物活性玻璃等。特种玻璃是高技术领域不可缺少的材料更是光电子技术开发的基础材料。通讯光纤已经作为实现通讯革命技术的主角，在现代信息高速公路中起着其他材料无法起到的作用。在今后的几年内，激光玻璃、功能光纤、光记忆玻璃、集成电路光掩模板、光集成电路用玻璃以及电磁、磁光、光电、声光 、压电 、非线性光学玻璃、高强度玻璃等将有大幅的发展，有可能形成很大的商品市场。 3.1.1光学功能玻璃 特种玻璃中以其光学性能优异的光学功能玻璃种类最多，用途最广。就其功能而言，光学功能玻璃主要包括光传输功能、激光发射功能、光记忆功能、光控制功能、非线性光学功能、感光及光调节功能、偏振光起偏振功能等。其主要运用于光通讯用光纤、光信息处理、激光核聚变、激光医疗、激光加工、光盘、光调制器、光开关图像记录、化学加工、光隔离器等。 3.1.2电磁功能玻璃 电磁功能玻璃与光学功能玻璃一样在高技术领域中占有重要的地位，是通讯、能源以及生命可以学等领域中不可缺少的电子材料和光电子材料之一，电磁功能主要包括导电功能、光电转换功能、声波延迟功能、电子发射功能等 吗，另外，就电学功能而言，大部分情况是晶态料优于非晶态材料，器件中起电磁的一些元件也大都是晶态。但是，晶态元件的尺寸很小，需要基板给予支撑。这些基板本身不具备特殊的电磁功能，但对晶体材料能否发挥正常的电磁功能起着十分重要的作用，故通常把这类材料夜归属于电磁功能材料。所以电磁功能材料可按功能进行如下分类 （1）电子导电电子导电玻璃 （2）离子导电、超声波延迟光电导玻璃、快离子导体玻璃、延迟线玻璃 （3）磁性逆磁性玻璃、完全逆磁性（超导体）、顺磁性玻璃、铁磁性玻璃 （4）基板显示器基板玻璃、太阳电池玻璃、IC基板玻璃、IC光掩膜玻璃、光盘基板玻璃、磁盘基板玻璃 （5）电磁波吸收与屏蔽电磁波吸收玻璃、耐辐射玻璃 （6）二次电子发射二次电子发射玻璃 3.1.3热学功能玻璃 热学功能本身虽然难以称为“高性能”，但他对于元器件充分发挥其光学、电子学等功能起十分重要的作用。热学功能主要包括耐热性、地膨胀性、导热性以及热软化性等。主要的热学功能玻璃可以按功能分为以下三类 （1）耐热冲击低膨胀玻璃（主要应用于光掩模基板，天体望远镜，热交换器） （2）加热软化低膨胀微晶玻璃、封接玻璃主要应用于光掩模基板，天体望远镜，热交换器，炊具 （3）隔热性中空玻璃、加气玻璃（主要应用于建筑物窗户等） 3.1.4力学与机械功能玻璃 传统玻璃以硬而脆，用难以机械加工为特征，其杨氏模量比塑料和一些普通金属的杨氏模量都要大。而有些特种玻璃具有比普通玻璃更高的杨氏模量，有些具有高强度和高韧性，有些玻璃可以像加工木料一样进行机械加工。这些玻璃就是力学功能玻璃。它可以按功能、应用分为以下三类 （1）高弹性模量高杨氏模量氧氮玻璃（主要应用于复合材料的增强纤维） （2）高强度、高韧性高韧性微晶玻璃、高韧性玻璃基复合材料（主要应用于机械结构材料、发动机部件） （3）机械加工云母微晶玻璃机械零件、绝缘材料 3.1.5生物活性玻璃 大多数生物活性玻璃的主要组成为二氧化硅、氧化钠、氧化钙、五氧化二磷，它们各自占不同的比例。生物活性玻璃的主要优点是其快速的表面反应，从而导致快速与组织的结合。其主要缺点是其无定形的两维玻璃网络结构造成的力学上的弱点和低的断裂韧性。大多数生物活性玻璃，其抗弯强度都在 5 4060MPa，故不能在承重下使用。它具有低的弹性模量（3035GPa），接近于人的皮质骨弹性模量 （730GPa）。低强度不影响生物活性玻璃作为涂层应用，在这种情况下，金属与图层之间的界面强度是限制因素。低强度也不影响生物活性玻璃作为在低负荷或低压力下的植入体应用，以及以粉末形式或在复合材料中作为生物活性相的应用。 可切削生物活性玻璃（MBGC）具有良好的加工性，其加工性来自云母晶体的解理、次级解理及其相互交错的结构。层与层之间通常以碱金属或碱土金属结合，结合力十分薄弱。在外力作用下，裂纹沿薄弱层进行传播，而相互交错的晶体框架又控制裂纹运行方向，抑制裂纹的自由扩展。裂纹在刃具周围扩展，实现精细加工。 3.2特种玻璃的制备和加工 除了传统的熔融法以外，为了获得具有某些特殊功能的玻璃或者使玻璃的特性更为突出，必须采用一些特殊的玻璃制备技术和加工技术。代表性的特种玻璃制备技术有 （1）溶胶凝胶法 该方法是由溶液出发，经过化学处理，使溶液中析出微细的颗粒，即所谓溶胶化；再将其浓缩，或经过调节PH值使溶胶缩聚形成凝胶；最后加热凝胶，使凝胶中的有机物和水分挥发，烧结后获得玻璃。该方法被广泛用于特种玻璃、功能涂层或薄膜等的制备。 （2）气相法 该方法是以气体作为原料，或者是将固体原料气化成气体，再加热发生化学反应而植被玻璃或非晶态物质的方法。该方法主要用于光纤预制棒的制造，也用于光掩模基板等的制造。 （3）高温冷却法 该方法首先必须将固体原料熔化，再将熔体高速冷却，防止析晶，使玻璃形成范围扩大，获得一些传统方法难以获得的具有特殊性能的新组成玻璃。高速冷却的方法除双辊法以外，还有射流法、单辊法等等。该法主要用于快离子导体玻璃等的制备。 （4）气氛调节熔融法 在卤化物玻璃的制备中，为了保证卤化物玻璃所特有的光学或其他性能，要制备无氧离子和氢氧根离子的玻璃，必须在氩气、氮气或按期等气氛中熔制玻璃。为了确保玻璃中所含的某些可变价离子的某种价态，需要在氧化或者还原气氛下进行玻璃的熔炼。 （5）特种玻璃的加工技术 特种玻璃可以通过改变普通玻璃的成分、制备方法获得，有些特种玻璃是普通玻璃或特殊成分的玻璃经过特殊的加工处理之后获得的。形成特种玻璃的主要加工方法有掺杂、超纯化、离子交换、分相与晶化、表面镀膜、极化处理、激活结构、机械拉伸、离子注入以及复合化等。 4.新型陶瓷 4.1新型陶瓷的定义、性能 新型陶瓷指的是以精制的高纯天然无机物或人工合成的无机化合物为原料，采用精密控制的制造加工工艺烧结，具有远胜于以往独特性能的优异性能的陶瓷。在热和机械性能方面，有耐高温、隔热、高硬度、耐磨耗等；在电性能方面有绝缘性、压电性、半导体性、磁性等；在化学方面有催化、耐腐蚀、吸附等功能；在生物方面，具有一定生物相容性能，可作为生物结构材料等。但也有它的缺点，如脆性。因此研究开发新型功能陶瓷是材料科学中的一个重要领域。 4.2新型陶瓷与传统陶瓷的区别 （1）在原料上 突破了传统陶瓷以黏土为主要原料的界限，新型陶瓷一般采用精选、提纯的氧化物、硅化物、氮化物、硼化物等作为主要原料。 （2）在成份上 传统陶瓷的组成由黏土的成分决定了不同的产地的原料对产品的组成与结构影响很大；新型陶瓷的原料是纯化合物，其性质的优劣由原料的纯度和工艺所决定，因此产品的组成与结构同产地无关。 （3）在制备工艺上 传统陶瓷以窑炉为主要制备手段，而新型陶瓷的制备则应用真空烧结、气氛烧结、热压、热静压等闲稻草料制备方法。 （4）在性能与用途上 新型陶瓷具有多种传统陶瓷所没有的特殊性质与功能，如高强度、高硬度、耐磨、耐蚀以及在磁、电、热、声、光、生物工程等各方面的特殊功能，因而使其在高温、机械、电子、计算机、航天、医学工程等方面得到广泛应用。 4.3新型陶瓷的分类 （1）按化学成分划分 主要分为两类一类是纯氧化物陶瓷，如Al2O3、ZrO2、MgO、CaO、BeO、ThO2等；另一类是非氧化物系陶瓷，如碳化物、硼化物、氮化物和硅化物等。 （2）按性能与特征划分 可分为高温陶瓷、超硬质陶瓷、高韧陶瓷、半导体陶瓷。电解质陶瓷、磁性陶瓷、导电性陶瓷等。随着成分、结构和工艺的不断改进，新型陶瓷层出不穷。 （3）按其应用不同划分 又可将它们分为工程结构陶瓷和功能陶瓷两类。 在工程结构上使用的陶瓷称为工程陶瓷，它主要在高温下使用，也称高温结构陶瓷。这类陶瓷以氧化铝为主要原料，具有在高温下强度高、硬度大、抗氧化、耐腐蚀、耐磨损、耐烧蚀等优点在空气中可以耐受1980℃的高温，是空间技术、军事技术、原子能、业及化工设备等领域中的重要材料。工程陶瓷有许多种类，但目前世界上研究最多，认为最有发展前途的是氯化硅、碳化硅和增韧氧化物三类材料。 压电陶瓷是一种能将压力转变为电能的功能陶瓷，哪怕是像声波震动产生的微小的压力也能够使它们发生形变，从而使陶瓷表面带电。用压电陶瓷柱代替普通火石制成的气体电子打火机，能够连续打火几万次。 透明陶瓷的主要成分有氧化镁、氧化钙、氟化钙等。透明陶瓷不但能透过光线，还具有很高的机械强度和硬度。透明陶瓷是一种很好的透明防弹材料，还可以用来制造车床上的高速切削刀、喷气发动机的零件等，甚至可以代替不锈钢。 氮化硅高强度陶瓷以强度高著称，可用于制造燃气轮机的燃烧器、叶片、涡轮等。 精密陶瓷氨化硅代替金属制造发动机的耐热部件，能大幅度提高工件温度，从而提高热效率，降低燃料消耗，节约能源，减少发动机的体积和重量，而且又代替了如镍、铬、钠等重要金属材料，所以，被人们认为是对发动机的一场革命。氮化硅可用多种方法制备，工业上普遍采用高纯硅与纯氮在1600K反应后获得 3Si＋2N2 ＝Si3N4（条件1600K） 也可用化学气相沉积法，使SiCl4和N2在H2气氛保护下反应，产物Si3N4积在石墨基体上，形 成一层致密的Si3N4层。此法得到的氮化硅纯度较高，其反应如下 SiCl4＋2N2＋6H2→Si3N4＋12HCl 氮化硅、碳化硅等新型陶瓷还可用来制造发动机的叶片、切削刀具、机械密封件、轴承、火箭喷 嘴、炉子管道等，具有非常广泛的用途。 利用陶瓷对声、光、电、磁、热等物理性能所具有的特殊功能而制造的陶瓷材料称为功能陶瓷。 功能陶瓷种类繁多，用途各异。例如，根据陶瓷电学性质的差异可制成导电陶瓷、半导体陶瓷、介电 陶瓷、绝缘陶瓷等电子材料，用于制作电容器、电阻器、电子工业中的高温高频器件，变压器等形形 色色的电子零件。利用陶瓷的光学性能可制造固体激光材料、光导纤维、光储存材料及各种陶瓷传感 器。此外，陶瓷还用作压电材料、磁性材料、基底材料等。总之，新剂陶瓷材料几乎遍及现代科技的 每一个领域，应用前景十分广阔。 5.特种耐火材料 5.1特种耐火材料的概述 特种耐火材料就是在传统陶瓷和耐火材料的基础上发展起来的一组新型无机材料，也称做高温陶瓷材 料。特种耐火材料的发展与高温技术，特别是与冶金工业的发展密切相关。由于钢铁工业、高温技术、电 子技术的发展，对材料提出了更高的要求，由此，在传统耐火材料和传统陶瓷的制造工艺基础上，研制出 具用化学纯度高、熔点高（17004000℃）、良好的抗热震性、较大的高温强度和致密度特性的特种耐火 材料。它们包括高熔点氧化物材料、碳化物材料、氮化物材料、硼化物材料、硅化物材料、硫化物材 料、金属陶瓷材料、玻璃陶瓷材料、陶瓷涂层材料、陶瓷纤维及纤维增强材料等。 5.2特种耐火材料的特点 特种耐火材料与传统的耐火材料相比具有以下特点 （1）大多数特种耐火材料的材质已经超出了硅酸盐范围，而且品位高、纯度高，熔点都在2000℃以 上（个别的为1728℃）； （2）成型工艺不局限半干成型，除了大量应用注浆法和可塑法成型外，还采用等静压、气相沉积、 热压、电熔等，而且大多数采用微米（μm）级的细粉料； （3）制品烧成温度很高（1600～2000℃，甚至更高），并在各种烧成气氛或真空中烧成； （4）它不仅制成砖，棒，罐等厚实制品，还制成管、板、片、坩埚等薄型制品，中空的球状制品， 高度分散的散状材料，还可制成透明或半透明制品，柔软如丝的纤维，各种宝石般的单晶以及硬度仅 次于金刚石的超硬材料； （5）它除了具有耐火性能外，有的还具有更好的电、热、机械、化学等性能，因此它除了用于高温 工业，还广泛用于其他部门。几乎遍布国民经济各部门； 5.3特种耐火材料的性能 各种不同的特种耐火材料，虽然化学成分和结构不同，其性能也存在一定的差异，但从特种耐火材料 总体来说比普通耐火材料具有许多优良的性能 （一）热学性质 （1）热膨胀性热膨胀性指材料的线度和体积温度升降发生可逆性增减的性能。常以线膨胀数或体 积膨胀系数表示。大多数特种耐火材料的线膨胀系数都比较大，仅有熔融石英，氧化硼，氧化硅的线膨胀 系数比较小。 （二）力学性质 特种耐火材料的弹性模量都大。大多数具有较高的机械强度，但与金属材料相比，由于脆性，抗冲击 强度甚低。绝大多数的特种耐火材料具有较高的硬度，因此耐磨，耐气流或尘粒冲刷性比较好。大多数特种耐火材料的高温蠕变都比较小，最大的是二硅化钼。蠕变值的大小与结晶尺寸，晶界物质，气孔率等有关系。 （三）电学性质 大多数高熔点氧化物属绝缘体，其中氧化钍（ThO2）和稳定氧化锆（ZrO2）等在高温时具有导电性，见表3；碳化物、硼化物的电阻都很小；有些氮化物是电的良导体，而有些则是典型的绝缘体。例如TiN具有金属的电导率（ρ为3010-6Ω㎝），BN则为绝缘体（ρ为1018Ω㎝）。所有的硅化物都是电的良导体。 （四）使用性质 （1）耐火性特种耐火材料的熔点几乎都在2000℃以上，最高的碳化铪（HfC）和碳化钽（TaC）为3887℃和3877℃。耐火度也很高，在氧化气氛中，氧化物的使用温度甚至接近熔点。氮化物，硼化物，碳化物在中性或还原性气氛中比氧化物有更高的使用温度，例如TaC在N2气氛中可使用到3000℃，BN在Ar气氛中可使用到2800℃。耐高温性能依次为碳化物＞硼化物＞氮化物＞氧化物。而它们的高温抗氧化性为氧化物＞硼化物＞氮化物＞碳化物。 （2）抗热震性在特种耐火材料中，由于氧化铍的热导率低，大多数硼化物的热导率也不高，熔融石英的线膨胀系数特别小，所以抗热震性很好。某些纤维制品及纤维增强复合制品有较高的气孔率及抗张强度，这些材料的抗热震性比较好。碳化硅，氮化硅，氮化硼，二硅化钼等也有较好的抗热震性。 5.4特种耐火材料的组织结构 特种耐火材料是一种多晶体材料。绝大多数特种耐火材料的微观组织结构为晶相组成，而不含玻璃相，个别特种耐火混入微量杂质，在一定温度下形成共熔液相。晶粒与晶粒相遇的地方就形成晶粒的边界，简称晶界，对于由小晶粒组成的多晶体来说，晶界的体积几乎占到一半以上，对晶体的性质有显著的影响。当晶粒细小时，材料具有较高的机械强度，而粗晶容易造成裂纹和缺陷，使材料的机械强度下降。特种耐火材料的结构，亦含有一定量的气孔，对材料性能也有影响。所以一般要求特种耐火材料的组织结构均匀，玻璃相少，晶粒细小而均匀为好。 5.5特种耐火材料的用途 （1）特种耐火材料作为高温工程的结构材料和功能材料得到广泛的应用。 （2）在冶金工业中，广泛用于耐高温、抗氧化、还原或化学腐蚀的部件；熔炼稀有金属、贵金属、难熔金属、超纯金属、特殊合金的坩埚、舟皿等容器；水平连铸分离环、熔融金属的过滤装置和输送管道等。 （3）在航天和飞行技术中，用于火箭导弹的头部保护罩、燃烧室内衬、尾喷管衬套、喷气式飞机的涡轮叶片、排气管、机身、机翼的结构部件等。 （4）在电子工业中，用做熔制高纯半导体材料和单晶材料的容器，半导体固体扩散源；电子仪器设备中的各种耐高温绝缘散热部件；集成电路的基板，蒸发涂膜用的导电舟皿等。 （5）高温工业中，用做特种电炉的高温发热元件、炉管、炉膛结构材料和保温隔热材料，各种测温热电偶的内外保护套管等。 （6）在机械及国防工业中，用做磨料、磨具、切削刀具；装甲防护板等。 （7）在化工和轻工部门，用做潜水泵和化工泵机械密封环；玻璃拉丝坩埚，流料槽及玻璃池窑砖等。 （8）在医学及农业部门，用做人造关节、人造牙齿，并利用它的生物相容性等特殊性能。 5.6特种耐火材料展望 从材料的微观结构来看，将利用结构的不均匀性，如微裂纹，微缺陷，晶界和界面性质，获得某种特殊性能。透光性陶瓷与今后的光通讯发展有很大关系。陶瓷固体电解质（βAl2O3、ZrO2等）的利用将进一步扩大，从能源、环境、公害方面考虑，将很有前途。超硬材料，如人造金刚石和立方氮化硼将进入工业生产阶段。用特种耐火材料取代金属，如Si3N4和Al-Si-N-O取代金属制造轴承和涡轮叶片，会有很大发展。高效复合材料，很有前途，也会得到很大发展。 6.结束语 在当代科技学科的持续发展中，不论有多少种不同走向的科技前沿阵地，材料科学成为21世纪中最重要的、最活跃，也是最具有重大突破期望的领域之一。与传统无机非金属材料相比，新型无机非金属材 9 料具备耐高温、耐酸碱、强度高、硬度大以及电、磁、声、光、生物等传统无机材料所不具备的优良特性。由于它具备多种优良特性，它的应用逐渐覆盖到社会的各个领域，由于我国认识较早，我国在材料领域的研究开发已经取得了重大进展，有些方面已经达到了世界先进水平，甚至领先水平。但是，我国与世界发达国家之间的差距也是不容忽视的。 参考文献 杨华明，宋晓岚，金胜明编著.新型无机材料.北京化学工业出版社，2004 姜建华主编. 无机非金属材料工艺原理 .北京化学工业出版社，2005 傅正义，李健保主编. 先进陶瓷及无机非金属材料. 北京科学出版社，2007 林宗寿主编. 无机非金属材料工学（第三版）.武汉；武汉理工大学出版社，2008 2010年12月29日 10