1.陶瓷的相变

某些材料在制造或使用过程中，受一定温度、应力或电场的作用，其晶体结构发生变化，这种变化一般称为结构相变，相应的发生对材料性能产生直接的影响。不加控制的相变常常会严重降低陶瓷材料的性能。例如，不加稳定剂的ZrO2陶瓷在从烧结温度冷却的过程中，就会由于发生相变而严重开裂。研究陶瓷显微结构的变化所引起的宏观物理性能的变化，控制和利用某些材料的相变特点，可改进现有陶瓷材料的性能，开发出很多种具有优良性能的相变陶瓷材料。功能陶瓷中的相变研究目前还处于定性阶段。非常复杂的陶瓷结构使得无论是热力学宏观唯象理论和微观软模理论都尚不能定量解释陶瓷材料由复杂细分所带来的非严格点阵结构和不规则的缺陷结构所决定的宏观物理性能。陶瓷的可约相和不可约相相变理论正为此目标而努力。

2.陶瓷的晶界工程

陶瓷材料通常是多组分、多相结构。既有各类结晶相，又有非晶态相；既有晶粒相，又有晶界相。晶粒相同固然是控制材料性能的基本要素，但晶界相也会产生关键性影响。此外，陶瓷材料性能还与材料的缺陷、晶粒的尺寸和气孔等有关。晶界工程（Grain Boundary Engineering）通过改变晶界的状态来改善陶瓷材料的性能，尤其是高温力学性能。它包括研究晶界的作用，晶界的组成以及对材料性能的影响。然后据此设计所需的晶界以达到人们所需求的材料性能。

3.陶瓷的显微结构(www.daowen.com)

陶瓷材料的性能在很大程度上是由其微观结构所决定的。为了比较揭示材料的结构，必须对其组成形貌、晶体结构、化学组成、元素分布以及各组成相之间的取向关系、界面结构和各组成相内的缺陷及组分有一个全面了解。陶瓷显微结构的研究，也是推论它的形成过程，指导制造工艺，提出改进措施以及评价材料性能和质量的重要依据。对材料结构的分析已积累了相当丰富的知识，并发展了一系列分析技术，其中包括光学显微分析，X射线衍射分析和化学分析等。这些方法可以分别显示材料的形貌、成分和结构。为了在亚微米级尺度内取得材料的形貌、成分和晶体结构等各方面的信息又发展了透射电子显微镜、扫描电镜、电子探针和俄歇能谱等分析手段。随着高性能电子显微镜，薄膜晶体样品制备方法及电子衍射理论的日臻完善，薄膜透射电子显微镜技术取得了十分显著地发展。利用电子衍射成像，不仅可以显示陶瓷材料内部十分细小的组织形貌衬度，而且可以获得许多与样品晶体结构有关的信息。从而在同一试样上把物相的形貌观察与成分、结构分析结合起来，使人们可以借助显微图像对直径小到几千埃的微晶进行晶体结构研究。也可以借助衍射花样，弄清薄晶衍衬成像的衬度来源，对各种现象进行确切解释。在各种粉体材料制备中，由于工艺条件不同，制得的粉体材料在晶粒大小，形貌和成分方面都有明显差别，而这些将影响成品的性能。在高温陶瓷材料研究中，各种物相分布、杂质及玻璃相大小都将影响到材料的性能。

4.陶瓷的强化与增韧

陶瓷材料的晶体结构中原子排列和键力等的性状决定了它在受外力作用的断裂过程中除以增加新的断裂表面的表面能外，几乎没有其它可以吸收能量的机制，其结果决定了陶瓷材料的脆性本质。尽管陶瓷材料的高温力学性能、抗化学侵蚀能力、耐磨性、电绝缘性均优于金属材料，但因其脆性限制了它的应用。改善陶瓷材料的脆性是陶瓷研究者长期关注的问题。

采用超细粉末、控制烧结工艺和晶界工程等手段，以获得结构均匀、微晶高强材料是提高材料强度、韧性的有效方法。新发展的改善陶瓷材料脆性的五种有效途径是；①通过纤维（或晶须）来补强陶瓷，即陶瓷基复合材料的途径来强化增韧；②引入第二相物质，借助弥散强化、粒子强化等进行强化与增韧；③氧化锆相变增韧；④表面强化与增韧；⑤自补强强化增韧。