玻璃陶瓷也稱微晶玻璃或微晶陶瓷，是20世紀(jì)50年代初發(fā)展起來(lái)的新型無(wú)機(jī)結(jié)晶材料，它以較高的機(jī)械強(qiáng)度和硬度、良好的化學(xué)穩(wěn)定性等優(yōu)異性能而著稱。更由于這種新型無(wú)機(jī)材料

不老化變質(zhì)，長(zhǎng)期存放于人體組織內(nèi)無(wú)刺激和不良反應(yīng)，因而近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外科學(xué)工作者對(duì)玻璃陶瓷材料在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中的應(yīng)用進(jìn)行了深入研究。

1.玻璃陶瓷的分類

將加有成核劑的（也有不加的）特定組成的基礎(chǔ)玻璃在一定溫度下熱處理后，就得到具有微晶體和玻璃相均勻分布的復(fù)合材料，稱之為玻璃陶瓷。

玻璃陶瓷的分類按基礎(chǔ)玻璃組成可分為硅酸鹽、鋁硅酸鹽、硼硅酸鹽、硼酸鹽及磷酸鹽五大類。

2.玻璃陶瓷的生產(chǎn)工藝

玻璃陶瓷的生產(chǎn)工藝過(guò)程隨產(chǎn)品的種類不同，具體的工藝制度也各有特點(diǎn)，其基本的工藝過(guò)程大致如下：

配合料制備→玻璃熔融→成型→加工→結(jié)晶化處理→再加工玻璃陶瓷的生產(chǎn)關(guān)鍵在晶化處理階段：第一階段為成核階段，第二階段為生長(zhǎng)階段，這兩個(gè)階段有密切的聯(lián)系。在第一階段必須充分成核，在第二階段控制晶核的生長(zhǎng)。

玻璃陶瓷的析晶過(guò)程由3個(gè)因素決定：①晶核形成速率；②晶體生長(zhǎng)速率；③玻璃的粘度。這3個(gè)因素都與溫度有關(guān)。

玻璃陶瓷的結(jié)晶速度不宜過(guò)小，也不宜過(guò)大，有利于對(duì)析晶過(guò)程進(jìn)行控制。

為了促進(jìn)成核，一般要加入成核劑。一種成核劑為貴金屬，如金、銀、鉑等離子，但價(jià)格較貴；另一種是曾通的成核劑，有TiO2、ZrO2、P2O5、V2O5、Cr2O3、MoO3、氧化物、氟化物、硫化物。當(dāng)然，對(duì)生物陶瓷的成核劑選擇還應(yīng)考慮是否有毒性。

3.玻璃陶瓷的結(jié)構(gòu)與性能

玻璃陶瓷是由結(jié)晶相和玻璃相組成的，無(wú)氣孔，不同于玻璃也不同于陶瓷。結(jié)晶相是多晶結(jié)構(gòu)，晶體細(xì)小，比一般結(jié)晶材料要小得多，一般小于1~2μm，晶相含量一般為50%~90%，玻璃相含量一般為5%~50%。玻璃陶瓷中結(jié)晶相、玻璃相分布的狀態(tài)隨它們的比例而變化。

玻璃相的比例大時(shí)，則玻璃相為連續(xù)的基體，而彼此孤立的晶相均勻地分布在其中；如玻璃相的數(shù)量較少時(shí)，玻璃相分散在晶體網(wǎng)架之間，呈連續(xù)網(wǎng)絡(luò)狀；當(dāng)玻璃相數(shù)量很少時(shí)，它就以薄膜的狀態(tài)分布在晶體之間。

玻璃陶瓷的性能，主要由析出晶體的種類、晶粒大小、晶相的多少以及殘存玻璃相的種類及數(shù)量所決定。而上述諸因素又取決于玻璃的組成及熱處理制度。此外，成核劑的使用是否適當(dāng)，對(duì)玻璃的微晶化起著關(guān)鍵的作用。

具有不同主晶相的玻璃陶瓷在其性能方面（如化學(xué)穩(wěn)定性、膨脹系數(shù)等）都會(huì)有很大的差別。如主晶相為堇青石（2MgO·2Ai2O3·5SiO2)的玻璃陶瓷，具有良好的高頻絕緣性能；主晶相為β-石英固溶體的玻璃陶瓷，具有膨脹系數(shù)低和較高的透明性能。若要制造有特殊性能要求的玻璃陶瓷時(shí)，就必須控制主晶相的種類。

主晶相的晶粒大小對(duì)玻璃陶瓷的力學(xué)性能、光學(xué)性能等都有影響，在一定的尺寸范圍內(nèi)，玻璃陶瓷的強(qiáng)度也與晶粒大小有關(guān)。

此外，在玻璃陶瓷中晶相的含量也影響著材料的性質(zhì)，而且晶相的含量對(duì)性質(zhì)的影響起決定性作用。玻璃的性質(zhì)和數(shù)量對(duì)玻璃陶瓷的性質(zhì)（如機(jī)械性質(zhì)、熱學(xué)性質(zhì)）也都有一定的影響。化學(xué)穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性等在一定條件下取決于玻璃相的性質(zhì)和數(shù)量。玻璃相的存在是玻璃陶瓷淬火強(qiáng)化的先決條件。當(dāng)玻璃相的膨脹系數(shù)大于晶相，其數(shù)量超過(guò)15%~20%時(shí)就可以通過(guò)淬火使玻璃得到強(qiáng)化。

玻璃陶瓷具有許多優(yōu)良的性能，如具有較高的機(jī)械強(qiáng)度，玻璃陶瓷的機(jī)械強(qiáng)度比一般玻璃高很多，抗壓強(qiáng)度為0. 59~1. 02GPa,抗彎強(qiáng)度為88. 2~220. 5MPa,抗張強(qiáng)度為49~137.2MPa,特殊的或增強(qiáng)的玻璃陶瓷抗彎強(qiáng)度高達(dá)411. 6~548. 6MPa。

玻璃陶瓷的硬度很高，具有突出的耐磨性能。其硬度高于高碳鋼、花崗巖，接近淬火工具鋼的硬度。其維氏硬度值為5. 9~9. 3GPa。

玻璃陶瓷的彈性模量一般為88~98GPa,泊松比為0. 25~0. 29。

玻璃陶瓷耐強(qiáng)酸、強(qiáng)堿性能高于一般玻璃。例如以β-鋰輝石為主晶相的玻璃陶瓷在90℃時(shí)與15%HCI作用，經(jīng)24h后，其侵蝕量為0. 02%~0. 03%。