材料是人類文明的里程碑，是人類賴以生存和得以發展的重要物質基礎。繼金屬、有機高分子材料以後，金屬陶瓷材料開始進入各行各業，其發展之快，作用之大，令世人矚目。金屬陶瓷材料具有比強度高、比模量高、耐磨損、耐高溫等優良性能，成為現代高新技術、新興產業和傳統工業技術改造的物質基礎，也是發展現代國防所不可缺少的重要部分，引起了世界各國尤其是發達國家的高度重視。
金屬陶瓷的定義
金屬陶瓷，是一種由金屬或合金和一種或幾種陶瓷相所組成的非均質的複合材料，其中後者約佔15%～85vol%，當陶瓷含量高於50vol%時，亦可稱為陶瓷-金屬複合材料。金屬陶瓷既保持了陶瓷的高強度、高硬度、耐磨損、耐高溫、抗氧化和化學穩定性等特性，又具有較好的金屬韌性和可塑性。
金屬陶瓷的理想結構是彌散且均勻分佈的陶瓷顆粒表面被連續薄膜形態的金屬相包裹，其中陶瓷相承受機械應力和熱應力，通過連續的金屬相分散，金屬相因呈薄膜狀包裹再陶瓷顆粒表面而得到強化，故金屬陶瓷作為介於高溫合金和陶瓷材料之間的一種高溫材料。
金屬陶瓷兼有金屬和陶瓷的優點，它密度小、硬度高、耐磨、導熱性好，不會因為驟冷或驟熱而脆裂。另外，在金屬表面塗一層氣密性好、熔點高、傳熱性能很差的陶瓷塗層，也能防止金屬或合金在高溫下氧化或腐蝕。金屬陶瓷既具有金屬的韌性、高導熱性和良好的熱穩定性，又具有陶瓷的耐高溫、耐腐蝕和耐磨損等特性。
金屬陶瓷的組成類型
金屬陶瓷分為以陶瓷為基質和以金屬為基質兩類。陶瓷基金屬陶瓷主要有：
1、氧化物基金屬陶瓷。以Al203、ZrO2、MgO、Be0為基體，與金屬W、Cr域Co複合而成，具有耐高溫、抗化學腐蝕、導熱性好、機械強度高等特點，可用作導弾噴管襯套、熔鍊金屬的坩堝和金屬切削刀具。
2、碳化物基金屬陶瓷。以TiC、SiC、WC等為基體，與Co、Ni、Cr、W、Mo金屬複合而成，具有高硬度、高耐磨性、耐高溫等特點，用於製造切削刀具、高溫軸承、密封環、拉絲模套及葉片。
3、氮化物基金屬陶瓷。以TiN、BN、Si3N4和TaN為基體，具有超硬性、抗熱振性和良好的高溫蠕變性，應用較少。
4、硼化物基金屬陶瓷。TiB2在溫度超過1100℃時力學性能超過其它所有陶瓷材料(金剛石、立方氮化硼、碳化物、碳氮化物)。硼化物基金屬陶瓷用於非常耐熱和耐蝕的條件下,如在與活性熱氣體和熔融金屬接觸的領域。可用來粘結硼化物的金屬有Fe、Ni、Co、Cr、Mo、B或者它們的合金。
金屬與陶瓷的匹配原則
為了使金屬陶瓷同時具有金屬和陶瓷的優良特性，首先必須有一個理想的組織結構，要達到理想的組織結構，得注意以下幾個主要原則：
(1)製備技術的科學性和合理性
金屬對陶瓷的潤溼性要好。燒結法制備金屬陶瓷要求金屬相與陶瓷相互潤溼 (金屬相對陶瓷相的潤溼角＜90°),潤溼力愈強,金屬形成連續相的可能性越大,而陶瓷顆粒聚集成大顆粒的趨向就愈小,金屬陶瓷的性能就愈好。
(2)化學性能匹配性
金屬和陶瓷相在燒結和使用中應無劇烈的化學反應發生。反應也僅限於兩相的界面上生成新的陶瓷相。
高溫下金屬相與陶瓷相間應有一定的溶解作用。陶瓷在金屬中的溶解與沉澱析晶過程有利於陶瓷相的均勻分佈,有利於改善製品性能。
(3)物理性能匹配性
不同相間的物理性能匹配對晶界應力及整個材料性能產生影響,其中各相間的線膨脹係數和彈性模量的差別影響最大。
金屬陶瓷的歷史
迄今，金屬陶瓷的研製與開發已歷經：
第一代是“二戰”期間，德國以Ni粘結TiC生產金屬陶瓷；
第二代是20世紀60年代美國福特汽車公司添加Mo到Ni粘結相中改善TiC和其他碳化物的潤溼性，從而提高材料的韌性；
第三代金屬陶瓷則將氮化物引入合金的硬質相，改單一相為複合相。又通過添加Co相和其他元素改善了粘結相。
新興代是硼化物基金屬陶瓷。由於硼化物陶瓷具有很高的硬度、熔點和優良的導電性，耐腐蝕性，從而使硼化物基金屬陶瓷成為最有發展前途的金屬陶瓷。
金屬陶瓷的應用
1、切削加工領域：車刀、鏜刀、軸承刀、各類砂輪等。
2、航天航空工業方面：發動機葉輪、小軸瓦、火箭喉襯、內襯等。
3、建築採礦：粉碎機錘頭、鑽井設備鑽頭、耐磨部件工作面、風機等。
4、裝備製造：塗層、導向輥、耐磨襯板、PCB鑽頭、模具、高溫軸承、觸頭等。
金屬陶瓷的發展趨勢
金屬陶瓷的製備與應用涉及很多領域，目前，金屬陶瓷的發展主要集中在下列方向：
（1）新材料的研究與開發，主要包括三方面：硬質相正在向多樣化方向發展，致力於開發新型硬質相和複合硬質相等；作為粘結相的金屬或合金的種類不斷增多，以資源豐富的金屬代替資源短缺的金屬（如用Fe和Ni代替Co）；相成分範圍逐漸拓寬，硬質相和粘結相的含量不斷地突破以前研究的範圍。
（2）超細晶粒和納米級金屬陶瓷。由於超細晶粒和納米級金屬陶瓷比常規金屬陶瓷具有更高的強韌性、硬度、耐磨性等綜合性能，因此受到了世界各大工業大國的廣泛關注。
（3）梯度金屬陶瓷的應用開發，是一種由於組織連續變化引起性能緩變的功能複合材料。這種材料可用作航天飛機的熱防護材料，核反應堆的內壁材料，汽車發動機的燃燒室材料和梯度刀片材料等。
（4）金屬陶瓷回收再利用問題。採用現代化技術和大規模生產模式實現資源的充分利用和經濟效益的統一，已經成為金屬陶瓷發展中不可忽略的問題。
（5）基礎研究的發展。限制金屬陶瓷更深發展的主要問題主要集中在：①材料製備工藝過程機制；②通過控制工藝獲得具有特定結構的材料；③材料結構形成機制；④製備工藝與性能的相互關係；⑤金屬與陶瓷的潤溼性問題；⑥界面結構研究等一系列問題。
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