性質

    陶瓷有其異於金屬高分子材料的光,電,熱,機械性質,固有其特殊用途, 及不可取代性,例如某些陶瓷的電氣絕緣性,使其可用在火星塞及高壓電的絕緣端子,但某些陶瓷卻可導電,且又不易在高溫環境下氧化,如二矽化鉬 (MoSi₂) ,故可作為高溫爐的加熱元件 (heating element) , 這種加熱元件可在空氣中加熱至1900^。C,因陶瓷材料太多,性質涵蓋範圍很廣,而用途及應用仍有待所有人一起開發.現僅針對陶瓷的機械性質中的強度部分,簡單介紹如下:

    陶瓷是脆性材料, 而脆性材料的強度可以 Griffith 定律描述 :

s = K_IC/ YC^0.5

    其中s為強度,K_IC為韌性,Y為常數,C為缺陷大小.此定律顯示缺陷愈大,強度愈低, 故當陶瓷材料中的缺陷大小不同,則強度就會不一樣.舉例如下:

    圖7中顯示100個在我們實驗室準備的氧化鋁試樣的強度分布圖,是用同氧化鋁粉末原料,同時以單軸向加壓成形,同時在1600^。C下燒結成密度為98%的試樣,在測試強度前,試樣先以平面磨床加工成長條狀試樣,強度以四點彎曲方式測試.圖一所顯示是一組典型的數據,這組數據的分布狀態與金屬材料及高分子材料極不相同,例如這些試樣雖是同時準備,強度最高可達470MPa,最低卻只有240 MPa,最高的值約為最低的值得兩倍,分怖範圍極寬,此組試樣的平均強度為350MPa,對金屬及高分子材料而言,平均強度即代表某特定材料的代表強度,在使用此材料時只須外加壓力略低於平均強度,則可不用擔心破壞或無法負荷,而且就算是無法負荷,金屬及高分子材料也會先以變形方式"通知"使用者,但陶瓷並非如此,陶瓷是以極快的方式突然斷裂,故強度對陶瓷而言,反而是一個陶瓷材料所不可超過的受力極限,而平均強度對使用者的意義極低,因平均強度的意義對陶瓷而言,是指50% 產品在受到平均強度大小的應力時,會被破壞掉,故單獨使用平均強度,對陶瓷產品的使用及設計而言,並無任何意義可言,必須搭配機率的統計技巧 - 韋伯分析(Weibull analysis) ,才能預測陶瓷材料的承受應力的極限. 

圖七、100隻氧化鋁試樣的強度分佈圖