在Si3N4陶瓷中的应用

Si3N4陶瓷具有优异的力学性能、热学性能及化学稳定性，是高温结构陶瓷中最有应用潜力的材料。由于Si3N4是强共价键化合物，这决定了纯Si3N4不能靠常规固相烧结达到致密化，所以除用Si 粉直接氮化的反应烧结外，需加入一定量助烧剂制成致密材料。目前制备Si3N4 陶瓷较为理想的烧结助剂是稀土氧化物Y2O3、Nd2O3、La2O3等。这些稀土氧化物一方面与Si3N4粉体表面的微量SiO2 在高温下反应生成含氮的高温玻璃相，有效促进Si3N4陶瓷的烧结；一方面形成具有高耐火度和粘度的Y-La-Si-O-N玻璃晶界，具有较高的高温抗弯强度和较好的抗氧化性能，并且在高温条件下易析出具有高熔点的含Y、La 的结晶化合物，提高了材料的高温断裂韧性。

在ZrO2陶瓷中的应用

 在SiC陶瓷中的应用

稀土与功能陶瓷有着密切的关系，在许多功能陶瓷的原料中掺加一定的稀土元素，不但可改善陶瓷的烧结性、致密度、强度等，更重要的是，可使其特有的功能效应得到显著提高。

以稀土氧化物Y2O3作添加剂的钇稳定化氧化锆(YSZ)陶瓷，高温下具有良好的热稳定性和化学稳定性，是较好的氧离子导体，在离子导电陶瓷中具有突出地位。YSZ陶瓷传感器，已成功用于测量汽车尾气中的氧分压，有效控制空气/燃料比，节能效果显著，在工业锅炉、熔炼炉、焚化炉等以燃烧为主的设备中得到了广泛应用。然而，YSZ陶瓷只有在高于900℃时才表现出较高的离子导电率，故其应用仍受到一定限制。现有研究发现，在具有更高离子导电率的Bi2O3陶瓷中，掺加适量的Y2O3或Gd2O3，可使Bi2O3面心立方相稳定到室温，同时X射线衍射图谱也已表明，(Bi2O3)0.75·(Y2O3)0.25和(Bi2O3)0.65·(Gd2O3)0.35均为稳定的面心立方结构的高氧离子导电相。在这种陶瓷的侧面再镀上(ZrO2)0.92(Y2O3)0.08的保护膜后，即可制备组装成离子导电性高、稳定性好且能在中温条件下（500~800℃）工作的燃料电池和氧传感器，利于解决高温技术所带来的困难。

5、在敏感陶瓷中的应用

敏感陶瓷是功能陶瓷中的重要一种，其特征是对某些外界条件如电压、气体成分、温度、湿度等反应敏感，故可通过其相关电性能参数的反应或变化来实现对电路、操作过程或环境的监控，广泛用于控制电路的传感元件，因此又被称为传感器陶瓷。稀土与这类陶瓷的性能之间存在着密切关系。

（1）电光陶瓷：在PZT中添加稀土氧化物La2O3，即可获得透明的锆钛酸铅镧（PLZT）电光陶瓷。原母体材料PZT因存在孔隙、晶界相和各向异性，一般不透明，而La2O3的加入使其微观结构趋于均匀一致，在很大程度上消除了孔隙，减弱了其各向异性，显著减少了晶界上多次折射所引起的光散射和第二相所引起的光散射，故PLZT具有良好的透光性能。PLZT被广泛应用于屏蔽核爆炸辐射的护目镜、重型轰炸机的窗口、光通信调制器、全息记录装置等。

（2）压敏陶瓷：中南工业大学研究了稀土元素对ZnO压敏陶瓷电性能的影响，用稀土氧化物La2O3对ZnO压敏陶瓷进行掺杂后，其压敏电压VlmA值显著提高；而当掺杂量从0.1%增加到10%时，陶瓷的非线性系数α值从20下降为1，基本无压敏性质。故对于ZnO陶瓷，低浓度稀土元素掺杂时可提高其压敏电压值，但对非线性系数影响不大；而高浓度掺杂时陶瓷则不呈现压敏特征。

（3）气敏陶瓷：从20世纪70年代开始，人们就在将稀土氧化物掺加到ZnO、SnO2及Fe2O3等气敏陶瓷材料中的作用方面作了许多研究，并制得了ABO3型和A2BO4型稀土复合氧化物材料。有研究结果显示，在ZnO中加入稀土氧化物，可明显提高其对丙烯的灵敏度；在SnO2中掺加CeO2，可得到对乙醇敏感的烧结型元件。

（4）热敏陶瓷：钛酸钡（BaTiO3）是目前研究最多且应用最广的热敏陶瓷。当在BaTiO3中掺加微量稀土元素如La、Ce、Sm、Dy、Y等时（摩尔原子分数控制为0.2%～0.3%），由于用与Ba2+半径相近的RE3+取代了部分Ba2+，产生了多余的正电荷，并通过Ti4+的作用形成了弱束缚电子，故使陶瓷的电阻率显著降低；但若掺杂量超过一定值，由于Ba2+空位的形成和导电载流子的消失，陶瓷的电阻率反而急剧上升，甚至成为绝缘体。

（5）湿敏陶瓷：在种类繁多的湿敏陶瓷中，目前稀土的掺加主要为镧及其氧化物，如Sr1-xLaxSnO3系、La2O3-TiO2系、La2O3-TiO2-V2O5系、Sr0.95La0.05SnO3及Pd0.91La0.09(Zr0.65Ti0.35)0.98O3-KH2PO3等。为了进一步提高湿度陶瓷的灵敏度，在现性和稳定性，以增强其实用性，还需加强稀土掺加对陶瓷相关性能影响方面的研究。