陶瓷材料主要組成相為晶相、玻璃相和氣相。
一、晶相
晶相是由原子、離子、分子在空間有規(guī)律排列成的結(jié)晶相。陶瓷材料的晶相有硅酸鹽、氧化物和非氧化物(碳化物、氮化物、硼化物)三大類相。
1．晶相的顯微組織特征
反光顯微鏡
晶相又可分為主晶相、次晶相、析出相和夾雜相。
(1) 主晶相：是材料的主要組成部分，材料的性能主要取決于主晶的性質(zhì)。普通陶瓷材料的主晶相主要是莫來石和石英。
(2) 次晶相：是材料的次要組成部分。例如Si3N4材料中的顆粒狀的六方結(jié)構(gòu)的相β-Si3N4為主晶相；針狀的菱方結(jié)構(gòu)的α-Si3N4為次晶相，含量較少。
(3) 析出相：由粘土、長石、石英燒成的陶瓷的析出相大多數(shù)是莫來石，一次析出的莫來石為顆粒狀，二次析出的莫來石為針狀，可提高陶瓷材料的強度。
(4) 夾雜相：不同材料夾雜相不同。夾雜相量很少，其存在都會使材料的性能降低。
另外，晶相中還存在晶界和晶粒內(nèi)部的細(xì)微結(jié)構(gòu)。晶界上由于原子排列紊亂，成為一種晶體的面缺陷。晶界的數(shù)量、厚度、應(yīng)力分布以及晶界上夾雜物的析出情況對材料的性能都會產(chǎn)生很大影響。晶粒內(nèi)部的微觀結(jié)構(gòu)包括滑移、孿晶、裂紋、位錯、氣孔、電疇、磁疇等。
2．晶相對材料性能的影響
科研級偏反光顯微鏡
晶相的結(jié)構(gòu)、數(shù)量、形態(tài)和分布決定了陶瓷材料的主要性能和應(yīng)用。
晶相對陶瓷材料的物理性能有直接影響。例如氧化鋁陶瓷的性能與其主晶相剛玉(α-Al2O3)含量關(guān)系極大。
晶粒的尺寸也是影響陶瓷材料性能的重要因素，一般細(xì)晶?？梢宰柚沽鸭y的擴展，提高材料的導(dǎo)熱系數(shù)，使材料絕緣性能下降。
二、玻璃相
1．玻璃相的形成
陶瓷顯微鏡
玻璃相一般是指由高溫熔體凝固下來的、結(jié)構(gòu)與液體相似的非晶態(tài)固體。
陶瓷材料在燒結(jié)過程中，發(fā)生了一系列的物理化學(xué)變化，生成了熔融液相。如果熔融態(tài)時粘度很大，即流體層間的內(nèi)摩擦力很大，冷卻時原子遷移比較困難，晶體的形成很難進行，而形成過冷液相，隨著溫度繼續(xù)下降，過冷淮相粘度進一步增大，冷卻到一事實上溫度時，熔體固體，“凍結(jié)”成為玻璃，此時的溫度稱為玻璃轉(zhuǎn)變溫度Tg，低于此溫度表現(xiàn)出明顯的脆性。加熱時，玻璃熔體粘度降低，在某個粘度時，玻璃顯著軟化，這時所對應(yīng)的溫度為軟化溫度Tf。玻璃轉(zhuǎn)變溫度和軟化溫度都具有一個溫度區(qū)間，不是某一確定的數(shù)值，這與晶體的轉(zhuǎn)變不同。
2．玻璃相的作用
玻璃相具有以下幾個方面的作用：
(1)起粘接劑和填充劑的作用，玻璃相是一種易熔相，可以填充晶粒間隙，將晶粒粘接在一起，使材料致密化；(2)降低燒成溫度，加快燒結(jié)過程；(3)阻止晶型轉(zhuǎn)變，抑制晶粒長大，使晶粒細(xì)化；(4)增加陶瓷的透明度等。
不同的陶瓷材料玻璃相的含量不同，玻璃相對材料的性能有重要影響，玻璃相的存在一般會降低陶瓷材料的機械強度和熱穩(wěn)定性，影響其介電性能。
3．玻璃相的組織特點
普通陶瓷的玻璃相的成分大都為二氧化硅(20~80%)和其他氧化物。其組織在反光顯微鏡明場照明方式觀察時為暗黑色，量少時分布在晶粒交界處的三角地帶，量多時連成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。
三、氣相
氣相是陶瓷材料內(nèi)部尥的氣體形成的孔洞。普通陶瓷含有5~10%的氣孔，特種陶瓷則要求氣孔率在5%以下。
1．氣相的形成
材料中氣孔形成的原因比較復(fù)雜，影響因素較多，如材料制備工藝、粘接劑的種類、原材料的分解物、結(jié)晶速度、燒成氣氛都影響陶瓷中氣孔的存在。采取一定的工藝手頂可以使氣孔率降低或者接近于零。
2．氣相對材料的影響
氣相的多少、大小、形狀、分布都會對陶瓷材料產(chǎn)生很大的影響。
除了多孔陶瓷外，氣相的存在都是不利的，氣孔的存在會使材料的密度、機械強度下降，直接影響材料的透明度，同時，大量氣孔的存在會使陶瓷材料絕緣性能降低，介電性能變差，但是氣孔多的陶瓷材料表面吸附性能及隔熱性能好，利于涂層等。
3．氣相的顯微形貌
高級明暗場金相顯微鏡
陶瓷材料中的氣孔可分為開口氣孔和閉口氣孔兩種，在反光顯微鏡下均為暗黑色的空洞，圓形，邊緣不規(guī)則，這是由于氣孔中多有夾雜物的析出造成的。