在这篇关于表壳材料的文章中，我们决定写一篇关于陶瓷的文章。陶瓷可能是手表使用的材料中了解最少的。如今，许多制表师都在他们的表壳中使用陶瓷——这在瑞士雷达表 (Rado) 中广受欢迎。现在 Chanel、Hublot、Omega、IWC 和许多其他公司都生产全部或部分陶瓷表壳的手表。
材料通常分为金属、聚合物、陶瓷和复合材料。有时会添加泡沫等，但这四类是普遍接受的。所以陶瓷是三大类之一，复合材料是这三类的混合物。
陶瓷本质上是无机固体（有机的是聚合物），也不是金属。所以除了通常被认为是“陶瓷”的东西外，玻璃、金刚石和石墨也被归类为陶瓷。用作表镜的蓝宝石也是一种陶瓷。在工程方面，陶瓷分为四个部分。在这些“工程陶瓷”中，就是我们今天要介绍的内容。剩下的三个部分就是我们日常生活中所熟知的陶瓷，即餐具、砖、瓦等。工程陶瓷本身就有很多类，我们不可能在一篇文章中一一介绍。因此，我们将讨论它们的一般特性和优势。与陶器（比较脆）不同，工程陶瓷是由非常纯净的材料制成的。这些纯净的成分确保可以始终如一地生产所需的特性。通常的成分是氧化物、碳化物、氮化物等，其中大部分是金属与氧、氮、碳等的化合物。例如，Rado 表示他们的一些手表使用氧化锆或碳化钛。两者都是极好的陶瓷。广告留言广告信息结束
工程陶瓷非常坚硬。它们是已知材料中最硬的一类。因此，刮擦陶瓷表并不是什么大问题。它们的硬度通常是不锈钢的三到四倍以上。手表上的高科技涂层本质上是陶瓷。实际上，陶瓷制成的工具正用于在磨床或车床上切割金属。如果使用得当，它们的使用寿命比传统工具长得多。与它们的硬度相关，它们在耐磨性方面也很好，耐磨性是指材料在长时间运动接触时的损耗。这就是为什么红宝石被用作手表机芯的轴承（21 颗珠宝？）。它们长时间保持光滑的表面和低摩擦。因此，得益于陶瓷，机械表可以运行多年。它们在表壳上的使用确保我们心爱的钟表上的划痕大大减少。Hublot 最近开发了一种陶瓷/黄金复合材料，有望使黄金变得更加坚硬。
陶瓷也相当轻，通常在 2 到 6 g/cc 之间，其中许多在 3 g/cc 左右。它们比不锈钢 (8 g/cc) 和钛 (4.5g/cc) 轻得多。它们的密度与铝 (2.7 g/cc) 大致相同。这种低密度和高硬度使它们非常适合许多航空航天和军事应用，例如可以分解来袭射弹的轻质装甲层，或者它们本身被设计用来分解以分散高速冲击的能量。因此，陶瓷手表非常轻，而且还有些防弹！
陶瓷也有很高的强度，但有一个很大的缺陷。这种力量只会受到压力。在压缩下，它们可以承受非常高的载荷，强度在 1000 到 4000 MPa 之间。钛，我们认为是非常坚固的材料，只有 1000 MPa。4000 MPa 在任何金属中都是闻所未闻的。然而，这只是压缩。在张力下（想想柔韧性），陶瓷的强度下降了 15 倍，这使得它们在许多应用中变得无用。另一方面，金属的抗拉强度和抗压强度差异很小。这种陶瓷的“阿喀琉斯之踵”，主要是因为陶瓷的延展性和韧性不高。当您用力击打它们时，它们就会破裂。如果它们更坚韧一些，它们本可以成为世界上适用于几乎所有应用的最佳材料。这种低韧性意味着您应该保护您的陶瓷手表免受冲击，否则它会碎裂。这就是为什么旧的石头结构有许多拱门，拱门确保荷载在自然界中是压缩的。
低韧性正是由于赋予它们高强度的原因——原子键。实际上，原子键几乎决定了所有材料的所有特性。金属具有“金属键”。它们强度低，但没有方向性。因此，金属原子可以以任何角度与其他原子键合。这使它们具有韧性和韧性。陶瓷具有“共价”键和“离子”键。它们非常强大，但具有方向性。（其实比这个复杂多了，不过我们在简化）。定向意味着很难将一个原子移动到另一个原子周围，因此陶瓷没有延展性。Composites 主要是解决这个问题的一种方法，将在另一篇文章中介绍。
工程师和科学家多年来一直致力于使陶瓷更坚韧。一种有趣的解决方案是“氧化锆增韧氧化铝”和“氧化钇稳定氧化锆”。它是一类特殊的陶瓷。当陶瓷在压力下破裂时，它会在裂缝处显微膨胀并阻止裂缝扩大。从而提高韧性。尽管如此，它们的韧性相对于金属还是很低的。如果你有一块用这种陶瓷制成的手表，它们会比普通的陶瓷手表更耐冲击。
它们的刚度从高到非常高，正如我们在钛文章中所述，这与表壳无关，但对于机芯部件可能很重要。由于结合了良好的性能，最近在欧米茄机芯中使用了硅部件。而且，对于非常小和精密的零件，先进的硅生产方法已经存在。
陶瓷的一个无关特性是它们出色的耐高温性。在金属无法发挥作用的地方，陶瓷保留了大部分强度，因此它们被用于喷气涡轮机、制动盘、切削工具等。这与手表完全无关，但它是如此重要的特性，我不得不说出来.
陶瓷的生产方法主要基于粉末烧结。你可以把它想象成把雪压成一个雪球，然后用手的热量和压力最终结冰。当对陶瓷粉末使用类似的技术时，可以获得具有所需形状和特性的部件。需要非常高的温度才能将粉末固结到接近全密度状态。这种方法也适用于金属。然而，我不知道有任何制表师将这种工艺用于金属。对于大多数陶瓷来说，机加工通常非常困难。然而，有一些特殊的陶瓷很容易加工。玻璃也被认为是陶瓷，有先制成玻璃，再结晶成陶瓷的“玻璃陶瓷”。
这种烧结方法首先将陶瓷粉末成型为表壳（或其他形状），施加大量压力并加热到非常高的温度，这会熔化大多数金属。因此，由于材料的纯度和烧结难度，陶瓷外壳相当昂贵。陶瓷表壳比钢甚至钛表壳贵是完全正常的。然而，它不太可能超过黄金或铂金表壳的成本，因为所用材料并不那么珍贵。制造陶瓷零件的原材料很便宜，但制造它们的过程却很昂贵。金属通常是相反的，贵金属材料价格昂贵，但用于加工它们的工艺成本较低。
与钛一样，陶瓷非常惰性，不会腐蚀或引起过敏反应。实际上，使钛如此惰性的是其表面的氧化层，它本质上是一种陶瓷。如果刮擦它，下面的金属会立即氧化并形成陶瓷层。不锈钢也是如此。所以，你可以猜到陶瓷本身的惰性。因此，您可以期望陶瓷手表永远不会生锈或腐蚀。实际上，只要您保护它免受冲击，它几乎是坚不可摧的。只要您能保护它免受撞击，陶瓷手表是非常理想的。也许带有陶瓷表圈的金属手表更好。您可以获得边框的耐刮擦性和金属的韧性。
