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国外特种陶瓷的发展及新动向

国外特种陶瓷的发展及新动向

新濠瓷砖 新中式瓷砖 中国古代瓷器的发展

2021-05-20

新濠瓷砖。

1前言

特种陶瓷有热压铸、热压、静压及气相沉积等多种成型方法,这些陶瓷由于其化学组成、显微结构及性能不同于普通陶瓷,故称为特种陶瓷或高技术陶瓷,在日本称为精细陶瓷。特种陶瓷不同的化学组成和组织结构决定了它不同的特殊性质和功能,如高强度、高硬度、高韧性、耐腐蚀、导电、绝缘、磁性、透光、半导体以及压电、光电、电光、声光、磁光等。由于性能特殊,这类陶瓷可作为工程结构材料和功能材料应用于机械、电子、化工、冶炼、能源、医学、激光、核反应、宇航等方面。一些经济发达国家,特别是日本、美国和西欧国家,为了加速新技术革命,为新型产业的发展奠定物质基础,投入大量人力、物力和财力研究开发特种陶瓷,因此特种陶瓷的发展十分迅速,在技术上也有很大突破。特种陶瓷在现代工业技术,特别是在高技术、新技术领域中的地位日趋重要。本世纪初特种陶瓷的国际市场规模预计将达到500亿美元,因此许多科学家预言:特种陶瓷在二十一世纪的科学技术发展中,必定会占据十分重要的地位。

2生产工艺技术方面的新进展

(1)在粉末制备方面,目前最引人注目的是超高温技术。利用超高温技术不但可廉价地研制特种陶瓷,还可廉价地研制新型玻璃,如光纤维、磁性玻璃、混合集成电路板、零膨胀结晶玻璃、高强度玻璃、人造骨头和齿棍等。此外,利用超高温技术还可以研制出象钽、钼、钨、钒铁合金和钛等能够应用于太空飞行、海洋、核聚变等尖端领域的材料。例如日本在4000—15000℃和一个大气压以下制造金钢石,其效率比现在普遍采用的低温低压等离子体技术高一百二十倍。

超高温技术具有如下优点:能生产出用以往方法所不能生产的物质;能够获得纯度极高的物质:生产率会大幅度提高;可使作业程序简化、易行。目前,在超高温技术方面居领先地位的是日本。据统计,2000年日本超高温技术的特种陶瓷市场规模也将会超过20万亿日元。此外,溶解法制备粉末、化学气相沉积法制备陶瓷粉末、溶胶K凝胶法生产莫来石超细粉末以及等离子体气相反应法等也引起了人们的关注。在这几种方法中,绝大部分是近年开发研究出来的或是在近期得以完善的。

(2)在成型及烧结方面,热等静压法最为引人注目。该法与热压法相比能使物料受到各向同性的压力,因而其瓷质均匀,此外由于热压静法可以施加几千个大气压的高压,这样就使得要烧结的材料能在极低的温度下得以烧结。目前,市场上出售的热等静压法设备的最高使用温度及最高压力通常为2000℃,2000个大气压。

(3)在特种陶瓷的精密加工方面,真空扩散焊接法是一种最有前途的方法。采用真空扩散焊接法不仅可获得高强度、高致密度、高几何尺寸精度的金属陶瓷制品(泄漏率不大于5×10ˉ11立方米·帕/秒),而且无需使用贵重的稀有焊料,可用于制作各种形状、各种尺寸,特别是大规格的金属陶瓷制品。

另外,采用刀具加工陶瓷也引起了人们的极大兴趣。目前,这方面的工作仅处于研究实验阶段,由于用超高精度的车床和金刚石单晶车刀进行加工,以微米数量级的微小吃刀深度和微小的走刀量,能获得0.1微米左右的加工精度,因而许多国家把这种加工技术作为超精密加工的一个方面而加以开发研究。

3应用方面的新发展

特种陶瓷由于拥有众多优异性能,因而用途广泛。现按材料的性能及种类简要说明。

(1)、耐热性能优良的特种陶瓷可望作为超高温材料用于原子能有关的高温结构材料、高温电极材料等。

(2)、隔热性优良的特种陶瓷可作为新的高温隔热材料,用于高温加热炉、热处理炉、高温反应容器、核反应堆等。

(3)、导热性优良的特种陶瓷极有希望用作内部装有大规模集成电路和超大规模集成电路电子器件的散热片。

(4)、耐磨性优良的硬质特种陶瓷用途广泛,目前的工作主要是集中在轴承、切削刀具方面。

(5)、高强度的陶瓷可用于燃气轮机的燃烧器、叶片、涡轮、套管等;在加工机械上可用于机床身、轴承、燃烧喷嘴等。目前,这方面的工作开展得较多,许多国家如美国、日本、德国等都投入了大量的人力和物力,试图取得领先地位。这类陶瓷有氮硅、碳化硅、塞隆、氮化铝、氧化锆等。

(6)、具有润滑性的陶瓷如六方晶型氮化硼极为引人注目,目前国外正在加紧研究。

(7)、生物陶瓷方面目前正在进行将氧化铝、磷石炭等用作人工牙齿、人工骨、人工关节等研究,这方面的应用引起人们极大关注。

4今后研究与开发的重点

(1)、特种陶瓷基础技术的研究,例如烧结机理、检测技术和粉末制备技术等;

(2)、超导陶瓷的研究;

(3)、特种陶瓷的薄膜化或非晶化是提高陶瓷功能的有效方法,因而许多国家都把它作为一项主要内容而加以研究;

(4)、陶瓷的纤维化是研制隔热材料、复合增强材料等的重要基础,目前国外,尤其是日本对陶瓷纤维及晶须增强金属复合材料的研究极为重视,其研究主要集中于碳化硅及氮化硅;

(5)、多孔陶瓷由于具有特殊结构,所以引起了各界的重视;

(6)、陶瓷与陶瓷或陶瓷与其它材料复合(陶瓷纤维增强陶瓷,陶瓷纤维增强金属)问题也是现阶段的研究重点。

(7)、在非氮化物陶瓷中,目前国外研究最多的是陶瓷发动机,高压热交挽器及陶瓷刀具等;

(8)、随着生物化学,生物医学这些新兴学科的发展,生物陶瓷的开发研究也变得越来越重要。

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我国特种陶瓷发展依然任重道远


谈到特种陶瓷,华南理工大学材料学院的饶平根教授绝对是一个够资格的专业人士。他自1988年参加工作起就一直从事高性能陶瓷及超细粉体等方面的研究和开发工作,作为主要成员先后参与并完成了国家重大攻关项目、国家863项目、国家基金及省部级项目共20余项,并主持完成了多个省级科技项目、产学研项目。

特种陶瓷作为一种新材料,近十几年来得到了迅速的发展,现代科学技术和社会生产力的发展,迫切要求研制与发展高温、高强、高韧、耐磨并具有特殊性能的新材料,使得特种陶瓷在高技术、新技术领域中的地位日趋重要。

日前,记者一行人怀揣着关于特种陶瓷发展状况的一些问题,来到华南理工大学拜访饶教授。拜访之时,饶教授刚忙完一个关于清洁生产项目的鉴定验收,为了接待记者一行,饶教授匆匆赶回办公室,稍稍喘了口气,就滔滔不绝地向我们讲述目前特种陶瓷的发展情况。

现状:三大瓶颈制约特种陶瓷发展

饶教授介绍,目前在中国,生产特种陶瓷的企业比较多,分布散,不像建陶企业集中度那么高,特陶没有形成一个个生产基地。虽然如此,我国对特种陶瓷的需求仍然比较大,其主要应用于现代冶金、机械工程、信息技术、航天航空、动力工程、核能技术、生物医学、环境保护、军事工程等技术领域,这就要求材料有更长的工作寿命,更高的使用温度,更能承受各种残酷的环境。

然而,当前国内特种陶瓷遇到了一些发展上的瓶颈,一是原料,饶教授告诉记者,目前各种高端原料都在日本,特种陶瓷的原料不像建筑陶瓷那样,在周边地区就可以采集,特种陶瓷对于原料的纯度和烧结活性要求高,因为这会影响特陶质量的稳定性;另一个发展瓶颈是技术,原料可以依靠国外进口,但最主要的还是技术,我国的特陶生产技术水平及总体实力与美国、日本相比,差距比较大,特别在实际应用、生产水平和工业化程度上仍然与发达国家相差甚远;还有一个发展瓶颈是设备问题,氧化物陶瓷对烧结设备的要求不是很高,但非氧化物如碳化物、硼化物、硅化物等材料对烧结设备要求很高,使用的设备大都依靠国外进口,而且烧结设备非常昂贵。饶教授补充道,国产设备一直都在发展之中,但是高端设备只能从国外进口。

“我给你看样东西,你就知道我们和国外的技术水平相差有多少。”说完,饶教授便从书柜里拿出一个“宝盒”,里面装着各类特陶样板,他在其中挑出一块氧化铝小圆板向记者介绍,“不要小看这块氧化铝,这是我1998年刚到日本的时候,我的日本老板告诉我,现在日本有家公司生产的氧化铝粉的纯度可高达99.99%,但烧结温度只需1300℃。当时我感到十分惊讶!随后几天就用该氧化铝粉压制和烧结了几个小圆板,烧结性能果然如此。一般来说,氧化铝纯度越高,烧结温度就越高,而我国生产的氧化铝纯度仅为99.5%,但烧结温度还需要1600~1700℃。与此同时,该日本氧化铝,其抗弯强度、断裂韧性、维氏硬度、冲蚀磨损率均比国产氧化铝的要好得多。目前世界上能生产出这样的氧化铝粉的企业,就只有日本这一家公司。”

目前,由于国家陆续出台促进产业转型升级的政策,一些财力雄厚的建陶企业也产生向特种陶瓷这些新材料转型的想法,饶教授表示:“这些企业并不缺钱,但如果要将特种陶瓷产业化,我们的技术力量还是比较薄弱,特种陶瓷不像建筑陶瓷一样,买了设备也就有了技术,特种陶瓷对技术要求比较高,像金刚的辊棒,从80年代开始,经过这么多年的研发,才做到如今的‘世界老大’。”这也说明,特种陶瓷与建筑陶瓷、日用陶瓷不同的是,其进入门槛高,体现在技术要求高、资金需求多,与此同时,它的附加值也会比较高。

前景:克服陶瓷脆性,扩大特陶应用范围

虽然特种陶瓷有高弹性模量、高硬度、高强度、耐高温、耐腐蚀、耐磨损等优点,但其断裂韧性低,属于脆性材料,所以特种陶瓷在应用上的主要障碍是脆性、可靠性和加工成本。

饶教授解释,脆性是陶瓷的特征,也是陶瓷的致命弱点,它间接地反映在陶瓷较低的抗机械冲击强度和较差的抗温度骤变性,直观地表现在一旦受到临界的外加负荷,陶瓷的断裂则具有爆发性的特征和灾难性的后果。而断裂韧性是衡量材料脆性的指标,是材料固有的性能,是材料阻止宏观裂纹失稳扩展能力的度量。

“作为最常用的工程材料之一的氧化铝陶瓷,其断裂韧性只有一般的铸铁材料的1/6左右,抗弯强度也仅仅为350MPa左右,因此,克服陶瓷材料的脆性,提高陶瓷材料的强度,达到材料的强化和韧化是进一步扩大其应用范围的关键。”

那么如何克服陶瓷材料断裂韧性低这一固有的性能呢?饶教授介绍:“目前可以通过氧化锆相变增韧、纤维(或晶须)增强增韧、第二相颗粒弥散强化等途径来增韧和强化陶瓷,像日本Tosho公司的氧化锆复合氧化铝陶瓷,其抗弯强度可达2500MPa。”与此同时,饶教授还向我们展示了一块集金属、高分子、陶瓷三大材料于一身的多层复合材料,“多层复合材料汲取了各种材料的优点,即陶瓷的耐磨、耐高温、高分子较好的弹塑性和金属良好的韧性,这也使得该材料在更高、更严酷的环境下仍可保持优良的综合性能。然而,这块多层复合材料并没有根本解决陶瓷的脆性,只可以说,这块复合材料的断裂韧性和断裂功比较高。”

饶教授认为,现在不管是建筑陶瓷还是日用陶瓷,都已经达到一种饱和的状态,一些建陶企业想要加快转型升级,考虑进军特种陶瓷领域,但由于国内特种陶瓷的技术仍有待加强,这类企业如果想成功转型,可通过加强产学研合作来实现。“国内高校与国外高校的特陶研究水平差距并不大,而且很多产学研项目都得到了国家的大力支持,尤其资金方面的支持力度比较大。”

每当谈到我国特种陶瓷与国外水平上的差距,饶教授总有一股紧迫感,他认为,特种陶瓷目前还存在成本高的现状,力学性能、可靠性和稳定性还需要进一步改善等问题,这也是制约特种陶瓷大规模产业化的重要瓶颈,高性能、低成本、高可靠性陶瓷材料的设计和制备方法的研究显得尤为重要,任重道远。

陶瓷经销商以变应变 掌握市场发展动向


陶瓷生产商处在产业链的上游,对于消费者的需求往往把握不够精准,而销售商不同,他们奋战在市场一线,时时与消费者打交道,消费者喜欢买什么样的瓷砖,喜欢在哪里买,他们都更清楚。然然当下的事实却是陶瓷销售商完全处于生产商的“领导”之下,二者之间并没有实现良好的合作伙伴关系。

这样的状况并不正常,未来,这样的局面也一定会被打破。

销售商应是市场变化的主力军

销售商与市场离得最近,每天都在市场上与消费者接触,最能掌握消费者的心理变化,消费动向,而事实上,引领市场的主要力量却来自生产企业。

在实际的市场调查中,我们发现,多数生产企业开发的新产品的创意源头,正是来自于销售商。一些销售商向生产企业的研发部门、高层决策者通风报信,告诉企业什么样的产品在市场上热销,于是生产企业组织设计人员设计,组织生产部门生产、打样,再交由销售商评议,改进,最后,一款新产品问世。

销售商在产品更新的过程中,其实扮演着至关重要的角色,但是,销售商的这种作用,却往往被厂家刻意低调处理,常常突出强调的是工厂的设计水平,制造水平,把握市场的能力。

中国销售企业的集体弱势,导致了诸多的问题:产品同质化严重,产品缺乏超前性,生产企业浪费严重,生产盲目性大,缺乏与消费者的直接沟通与对消费喜好的及时掌握。这种销售企业处于仆从地位的状态,也严重阻碍了陶瓷业的整体发展。

陶瓷业已经从数量扩张型行业向质量发展型行业进化,消费者在产业链中的话语权越来越大。消费者在传统的地面陶瓷产业链上得不到满足的需求,他们毅然决然地给予了虚拟的网络渠道。这种购买方式的转变,重创了传统陶瓷营销模式。这也是当前传统陶瓷业感到生意难做的重要原因之一。

消费者的消费喜好变了

陶瓷卖场里人流稀少,并不能完全解读为是房地产市场下滑所导致的。消费者的消费喜好正在发生无可挽回的变化:年轻一族更愿意在网上消费。无论对错,这是正在发生的现实,并且可能是难以逆转的现象。

销售商面对这样的变化,应该与生产企业紧急研讨应对之策。销售企业将专卖店搬到网上,并不是多困难的事,而网店的成本,其实远远低于实体店的成本。

可悲的是,大多数生产企业与销售企业都坚信:消费者终有一天会回到实体店来消费,过去的好日子会回来的。在这样的臆想中,他们将本可以用来争夺网络市场销售份额的时间与空间拱手交给了新生的创业者,坐视他们在网上势如破竹地开拓自己的领地而无动于衷,坐以待毙。

以变应变不变将无路可走

这是一个需要全方位思考问题,需要打破条条框框、打破权威思考问题的时代,作为最前沿、最应具有创新能力、应变能力的一个群体,销售商必须以变应变,紧跟消费者变化的步伐。不变的销售商,肯定会无路可走。

当前,陶瓷销售领域,确实还有一大部分消费者习惯于传统卖场,乐意在传统卖场一掷千金,乐意于在传统卖场获取售后服务,乐意于眼见为实的购买。

但是整个陶瓷世界正在发生着解构重组式的变化,新生代消费者自信、任性,很多时候他们很注重情调、品格,甚至消费的方式,与他们的上一代相比,他们是中华大地上从未出现过的一群。用任何已有的理论都不太好解释他们的消费行为。但是,无论如何,他们还是要消费的,有的时候甚至会不计价格地消费。

销售商必须彻底地放弃陈见,认真研究新生代消费者的特点、偏好,打破陈规,破除任何貌似有理的教条,去实践中探索最有效的销售方式,以满足他们极具时代特点的消费需求。

陶瓷市场仍然很大,利润仍然非常可观,只是,这一座金矿,开采的方式需要完全改变。而找到新的采金方式的人,最应该出现在贴近消费者的销售商中。

特种陶瓷按化学组成的分类


特种陶瓷是二十世纪发展起来的,在现代化生产和科学技术的推动和培育下,它们"繁殖"得非常快,尤其在近二、三十年,新品种层出不穷,令人眼花缭乱。按照化学组成划分有:

①氧化物陶瓷:氧化铝、氧化锆、氧化镁、氧化钙、氧化铍、氧化锌、氧化钇、氧化钛、氧化钍、氧化铀等。

②氮化物陶瓷:氮化硅、氮化铝、氮化硼、氮化铀等。

③碳化物陶瓷:碳化硅、碳化硼、碳化铀等。

④硼化物陶瓷:硼化锆、硼化镧等。

⑤硅化物陶瓷:硅化钼等。

⑥氟化物陶瓷:氟化镁、氟化钙、氟化镧等。

硫化物陶瓷:硫化锌、硫化铈等。还有砷化物陶瓷,硒化物陶瓷,碲化物陶瓷等。

除了主要由一种化合物构成的单相陶瓷外,还有由两种或两种以上的化合物构成的复合陶瓷。例如,由氧化铝和氧化镁结合而成的镁铝尖晶石陶瓷,由氮化硅和氧化铝结合而成的氧氮化硅铝陶瓷,由氧化铬、氧化镧和氧化钙结合而成的铬酸镧钙陶瓷,由氧化锆、氧化钛、氧化铅、氧化镧结合而成的锆钛酸铅镧(PLZT)陶瓷等等。此外,有一大类在陶瓷中添加了金属而生成的金属陶瓷,例如氧化物基金属陶瓷,碳化物基金属陶瓷,硼化物基金属陶瓷等,也是现代陶瓷中的重要品种上。近年来,为了改善陶瓷的脆性,在陶瓷基体中添加了金属纤维和无机纤维,这样构成的纤维补强陶瓷复合材料,是陶瓷家族中最年轻但却是最有发展前途的一个分支。

人们为了生产、研究和学习上的方便,有时不按化学组成,而根据陶瓷的性能,把它们分为高强度陶瓷,高温陶瓷,高韧性陶瓷,铁电陶瓷,压电陶瓷,电解质陶瓷,半导体陶瓷,电介质陶瓷,光学陶瓷(即透明陶瓷),磁性瓷,耐酸陶瓷和生物陶瓷等等。

随着科学技术的发展,人们可以预期现代陶瓷将会更快地发展,产生更多更新的品种。

特种陶瓷有哪些种类?


特种陶瓷是20世纪发展起来的,在现代化生产和科学技术的推动和培育下,它们"繁殖"得非常快,尤其在近20、30年,新品种层出不穷,令人眼花缭乱。按照化学组成划分有:

1) 氧化物陶瓷:氧化铝、氧化锆、氧化镁、氧化钙、氧化铍、氧化锌、氧化钇、氧化钛、氧化钍、氧化铀等。

2) 氮化物陶瓷:氮化硅、氮化铝、氮化硼、氮化铀等。

3) 碳化物陶瓷:碳化硅、碳化硼;碳化铀等。

4) 硼化物陶瓷:硼化锆、硼化镧等。

5) 硅化物陶瓷:硅化钼等。

6) 氟化物陶瓷:氟化镁、氟化钙、氟化镧等。

7) 硫化物陶瓷:硫化锌、硫化铈等。

还有砷化物陶瓷,硒化物陶瓷,碲化物陶瓷等。

除了主要由一种化合物构成的单相陶瓷外,还有由两种或两种以上的化合物构成的复合陶瓷。例如,由氧化铝和氧化镁结合而成的镁铝尖晶石陶瓷,由氮化硅和氧化铝结合而成的氧氮化硅铝陶瓷,由氧化铬、氧化镧和氧化钙结合而成的铬酸镧钙陶瓷,由氧化锆、氧化钛和氧化铅、氧化镧结合而成的锆钛酸铅镧陶瓷等等。此外,有一大类在陶瓷中添加了金属而生成的金属陶瓷,例如氧化物基金属陶瓷,碳化物基金属陶瓷,硼化物基金属陶瓷等,也是现代陶瓷中的重要品种。近年来,为了改善陶瓷的脆性,在陶瓷基体中添加了金属纤维和无机纤维,这样构成的纤维补强陶瓷复合材料,是陶瓷家族中最年轻但却是最有发展前途的一个分支。

人们为了生产、研究和学习上的方便,有时不按化学组成,而根据陶瓷的性能,把它们分为高强度陶瓷,高温陶瓷,高韧性陶瓷,铁电陶瓷,压电陶瓷,电解质陶瓷,半导体陶瓷,电介质陶瓷,光学陶瓷,磁性瓷,耐酸陶瓷和生物陶瓷等等。

随着科学技术的发展,人们可以预期现代陶瓷将会更快地发展,产生更多更新的品种。

福建莆田建立特种陶瓷基地


近日,福建智胜矿业有限公司与北京航空材料研究院联手的博士流动工作站在仙游经济开发区启动,这标志着仙游在创建全省最大的特种陶瓷生产、出口基地上又迈出了坚实的一步。

作为全省唯一一家生产特种陶瓷产品的福建智胜矿业有限公司,2年前就被评为福建省高新技术企业,专门生产密封件、轴承、刀具、球阀、缸套等替代易磨损的特种陶瓷构件。近两年连续两届参加了“6·18”,成功地对接上国内外先进的特种陶瓷生产先进技艺,使得公司走上了跨越式发展的新路。

在去年“6·18”上,该公司成功对接了北京航空材料研究院的“水基浆料注凝法生产微晶陶瓷坩埚”。在省里30万元项目成果转化扶持资金等的支持下,该技术已得到产业化应用。目前,这一具有自主知识产权技术的成功引进,有效解决了国内采用传统注浆法所产生的坯体密度不均匀、坯体强度差、收缩率大、生产效率低等系列问题,生产效率提高了2-3倍,制造成本降低一半以上。

在今年的备展中,该公司以毛坯精密加工、特种陶瓷的亚微米粉体制备为重点,征集生产新工艺。同时,正加紧二期超硬材料精密特殊加工技术工程的厂房建设,将为项目对接提供转化落地新平台,届时可对高科技陶瓷等进行精密加工,发展下游、配套工业,争取两年内建成10条生产线,达到150吨/月的生产能力,成为中国结构陶瓷产品的最大生产基地。

丰富陶瓷产品 特种陶瓷市场的需求巨大


陶瓷产品越来越丰富,瓷笛受到了年轻人的喜爱。我国特种陶瓷的研究和生产在过去20年中得到很大发展,但在实际应用、生产水平和工业化程度上仍然与发达国家相差甚远。在景德镇高技术陶瓷国际博览会上,专家预计,到2010年和2015年,我国特种陶瓷产值将分别达到300亿元和450亿元,市场需求巨大。

我国特陶资源十分丰富,科研力量较强。截至2002年,我国从事特种陶瓷开发研制的高校、科研院所和生产企业已超过300家,其中研发生产功能陶瓷的单位占63.6%,研发生产结构陶瓷的单位占36.4%。中国科学院、上海硅酸盐研究所、清华大学等对我国特种材料研究起到了重要的推动作用。特种陶瓷广泛应用于工业机械设备、燃气具行业、汽车(摩托车)行业、纺织工业、机电行业、医疗器械等领域。随着经济的发展,高科技陶瓷的应用范围也不断扩大。中国硅酸盐学会晶体材料委员会副秘书长李云飞说:“我国各行业对新型材料的需求促进了特陶行业的发展,市场需求的加大又再次促进了特陶行业的发展。”

据了解,特陶可以“上天入地”,“上天”指特种陶瓷应用于航天科技行业,“入地”指特种陶瓷可以应用于汽车等行业。目前,特种陶瓷涵盖了可用于电子行业的纳米陶瓷、用于航天器的烧蚀材料、用于气体泄漏检测的气敏陶瓷、与肌体相容的生物陶瓷、用于光学材料的透明陶瓷等。李云飞介绍,汽配产业已成为特种陶瓷的重要应用领域,控制尾气的催化转换器就是由特种陶瓷制成的,单更换催化转换器的市场就达到1100万台/年,利润达到55亿元/年。专家认为,虽然我国特陶的发展存在诸多优势,但仍然存在很多问题。

首先,特陶材料特别是结构陶瓷技术性问题较大、成本高、可靠性低、重复性强,导致应用面相对较窄;技术成果的产业化有待加强,规模化生产技术和工艺装备相对落后,急需改造;技术开发资金投入仍显不足。

其次,来自发达国家的竞争和国际贸易摩擦也是制约我国特陶业发展的因素。目前我国特陶产业面临的挑战主要来自发达国家特陶企业的市场竞争。美国和日本在特陶生产方面发展十分迅速。日本是世界特种陶瓷最大的生产国,在世界特种陶瓷市场特别是电子陶瓷市场中占据主导地位。1995年日本占世界特种陶瓷市场的60%,2000年有所下降,但仍占50%。美国是世界特种陶瓷第二生产大国,美国高技术陶瓷的年均投入达到12亿美元,在基础研究和工艺技术上处于世界领先水平。西欧高技术陶瓷发展也比较快,目前欧洲研发的新型陶瓷刹车盘已用于超级跑车及奥迪A8的车身。国际贸易摩擦也在不断加剧。我国陶瓷即将成为继打火机、皮鞋之后的反倾销对象。

目前国内各陶瓷企业正在积极应对即将到来的反倾销风暴。中国科学院上海硅酸盐研究所、功能陶瓷工程研究中心主任董显林提出,在发展先进陶瓷的研发时要做到:发挥优势,重点突出。先进陶瓷材料无论是材料种类还是应用范围,覆盖面都很广,我们不可能面面俱到,必须坚持“有所为,有所不为”的原则。在现有优势的基础上,集中力量,将国际研究前沿和国家重大需求有效地结合起来,谋求长远发展。同时,建立完善的研究开发体系,发挥团队作用。先进陶瓷往往具有明确的应用前景和目标产品,因此,应建立起完整的研发体系,确保研究、开发和应用的连续性。

特种陶瓷有哪些种类


特种陶瓷是二十世纪发展起来的,在现代化生产和科学技术的推动和培育下,它们"繁殖"得非常快,尤其在近二、三十年,新品种层出不穷,令人眼花缭乱。按照化学组成划分有:

① 氧化物陶瓷:氧化铝、氧化锆、氧化镁、氧化钙、氧化铍、氧化锌、氧化钇、氧化钛、氧化钍、氧化铀等。

② 氮 化物陶瓷:氮化硅、氮化铝、氮化硼、氮化铀等。

③ 碳化物陶瓷:碳化硅、碳化硼、碳化铀等。

④ 硼化物陶瓷:硼化锆 、硼化镧等。

⑤ 硅化物陶瓷:硅化钼等。

⑥ 氟化物陶瓷:氟化镁、氟化钙、氟化镧等。

⑦ 硫化物陶瓷:硫化锌、硫化铈等。

还有砷化物陶瓷,硒化物陶瓷,碲化物陶瓷等。

除了主要由一种化合物构成的单相陶瓷外,还有由两种或两种以上的化合物构成的复合陶瓷。例如,由氧化铝和氧化镁结合而成的镁铝尖晶石陶瓷,由氮化硅和氧化铝结合而成的氧氮化硅铝陶瓷,由氧化铬、氧化 镧和氧化钙结合而成的铬酸镧钙陶瓷,由氧化锆、氧化钛、氧化铅、氧化镧结合而成的锆钛酸铅镧(PLZT)陶瓷等等。此外,有一大类在陶瓷中添加了金属而生成的金属陶瓷,例如氧化物基金属陶瓷,碳化物基金属陶瓷,硼化物基金属陶瓷等,也是现代陶瓷中的重要品种上。近年来,为了改善陶瓷的脆性,在陶瓷基体中添加了金属纤维和无机纤维,这样构成的纤维补强陶瓷复合材料,是陶瓷家族中最年轻但却是最有发展前途的一个分支。

人们为了生产、研究和学习上的方便,有时不按化学组成,而根据陶瓷的性能,把它们分为高强度陶瓷,高温陶瓷,高韧性陶瓷,铁电陶瓷,压电陶瓷,电解质陶瓷,半导体陶瓷,电介质陶瓷,光学陶瓷(即透明陶瓷),磁性瓷,耐酸陶瓷和生物陶瓷等等。

随着科学技术的发展,人们可以预期现代陶瓷将会更快地发展,产生更多更新的品种。

日本新高技术陶瓷的战略研发动向


日本名古屋工业技术研究所是国家级的研发机构,它的研发很大程度上带有试验性和前瞻性。该所在高技术陶瓷研究的动向是:具有协同结构的陶瓷材料;具有纳米晶粒的超级金属,具有清洁环境减少污染的陶瓷材料;生物陶瓷;具有超塑性的陶瓷;电子工业应用的氧化物陶瓷;与能源相关的陶瓷;轻质材料等。生物陶瓷方面,该所研究开发的重点方向之一是人工合成陶瓷关节材料。由于陶瓷与人类的骨头组织具有一定的亲和性,与金属人工关节相比,陶瓷人工关节具有更大的市场前景。

为解决陶瓷材料的脆性问题,该所开发出陶瓷与钛合金的复合技术,通过技术处理,在钛合金内植入羟基磷灰石陶瓷,实现二种材料的复合,其工业化实验正在进行之中。环境陶瓷的研究是目前特种陶瓷研究的一个主要方向,该所正在开发的另一种新型材料是通过多孔结构及表面物理性能的调整,可实现空气湿度的调控,作为一种智能建筑材料,有可能在未来的所谓智能房屋中得到应用。

日本发展高技术陶瓷的战略步骤,首先是用来制造日用生活品和某些发热元件,然后再转变为大 量发展高技术陶瓷产品及精密元件。

如日立公司最初采用陶瓷薄膜磁头,既降低产品成本,又提高了磁头的录音、演奏与消磁性能。紧接着正式向市场投放陶瓷光盘,产品成功打入东南亚、西欧与美国市场。日本生产的陶瓷剪刀、米酒加热器、陶瓷手术刀、人造陶瓷关节及陶瓷滚珠圆珠笔等,在印尼、泰国、新加坡与马来西亚很受欢迎。日本京都陶瓷公司还开始采用高技术陶瓷研制汽车用陶瓷发动机、内燃机零件。采用陶瓷粉末涂敷的汽车零件已大批走入市场,大大提高了汽车的工作性能。

除发展高温结构陶瓷材料外,日本非常重视研制表面薄膜陶瓷材料,除应用于机械、化工领域外,也成功生产出覆盖陶瓷薄膜的金属工艺品。

此外,如泡沫陶瓷、超塑性陶瓷、塑胶复合陶瓷、陶瓷粉末润滑剂及各种精细陶瓷材料与元件等方面,日本都处于领先地位。

日本陶瓷工业之所以能形成如此强大的优势,是与以下因素分不开:其一,日本有很多从事材料的生产和研究的大公司,这些公司的中心研究所拥有先进的实验设备和一大批优秀的技术力量;其二,日本的其他工业技术发达,国内新型陶瓷材料的需求市场较大;其三,日本政府多年来启动了不少大型陶瓷应用开发科研项目来巩固其陶瓷产业的优势。

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