先进陶瓷的分类、制备工艺、关键原料都有哪些？

先进陶瓷的分类、制备工艺、关键原料都有哪些？

先进陶瓷是一种具有特殊性能的材料，广泛应用于各个领域。本文将为您详细介绍先进陶瓷的分类、制备工艺和关键原料，帮助您全面了解这一前沿材料。

一、先进陶瓷的分类

先进陶瓷行业主要分为结构陶瓷和功能陶瓷两大类。结构陶瓷是指能作为工程结构材料使用的陶瓷，具有高强度、高硬度、高弹性模量、耐高温、耐磨损、耐腐蚀、抗氧化、抗热震等特性。功能陶瓷则具有电、磁、光、热、化学、生物等特性，且具有相互转换功能，占先进陶瓷的70%。

二、全球先进陶瓷领先区域

1. 日本

• 全球先进陶瓷材料生产基地
• 在功能陶瓷领域占据重要地位
• 业内知名企业：京瓷、东芝、旭硝子、住友、村田东陶等

2. 美国

• 全球先进陶瓷材料生产基地
• 国家航空和宇航局对结构陶瓷进行大规模研究和开发
• 业内知名企业：格鲁曼、杜邦、赛睿丹等

3. 欧盟

• 市场份额仅次于日本和美国
• 德国、法国在结构陶瓷领域重点研发

4. 中国

• 市场份额稳步增长

三、先进陶瓷制备工艺

先进陶瓷的制备工艺主要包括粉体制备、坯体成型、坯体烧结和精密加工四个环节。每个环节可选工艺有很多种，每种工艺也是各有优劣，最后组合的产品性能千差万别。因此，要成熟掌握先进陶瓷的生产，需要对每个环节都有深刻的理解。

以粉体制备为例，包括气相法、液相法、固相法等，不同方法制备的粉体在活性、纯度和粒径等指标有不同的表现。而粉体的纯度和活性，会直接决定最终产品的性能。目前，高纯、超细、高性能的陶瓷粉体制备主要掌握在日美企业。

坯体成型环节，注射工艺和流延工艺是常用选择。插芯、套筒、基体等圆柱体外形元件一般采用注射工艺，基片、基座、隔膜板等片式元件采用流延工艺。然后是坯体烧结环节，烧结参数的控制是难点，对最终产品的良率和性能有重要影响。最后是精密加工，由于陶瓷硬度高，加工难度相对较大。

由此可见，先进陶瓷的制造壁垒非常高，从粉体制备到成型、烧结、精密加工环节众多，添加剂配方、烧结温度控制等需要掌握的 Know-how 众多，成型、烧结等专用设备也很难购买。

四、先进陶瓷关键原料

1. 氧化铝结构陶瓷

• 氧化铝陶瓷是一种极有前途的高温结构材料
• 熔点很高，可作耐火材料
• 可制作陶瓷坩埚、高温炉陶瓷管套、陶瓷辊、陶瓷法兰盘等
• 高纯度的氧化铝陶瓷可制作高压钠灯的灯管

2. 氧化锆结构陶瓷

• 具有高韧性、高抗弯强度和高耐磨性
• 优异的隔热性能，热膨胀系数接近于钢
• 应用于陶瓷中心棒、陶瓷针规针塞、陶瓷喷嘴吸嘴、陶瓷阀、氧化锆模具、微型风扇轴心、光纤插针、光纤套筒、拉丝模和切割工具、耐磨刀具、服装纽扣、表壳及表带、手链及吊坠、滚珠轴承、高尔夫球的轻型击球棒及其它室温耐磨精密陶瓷零件等

3. 碳化硅结构陶瓷

• 可在高达1400度的高温环境中保持高的机械强度
• 具有很好的耐磨性
• 常用来做机械密封件、导轮、轴承泵轴等

4. 氮化硅结构陶瓷

• 是一种超硬物质，密度小、本身具有润滑性，并且耐磨损
• 除氢氟酸外，不与其他无机酸反应，抗腐蚀能力强
• 高温时也能抗氧化
• 能抵抗冷热冲击，在空气中加热到1000以上，急剧冷却再急剧加热，也不会碎裂
• 常用于制造轴承、汽轮机叶片、机械密封环、永久性模具等机械构件

5. 其他

• 硼化物陶瓷，主要有氮化硼陶瓷、碳化硼陶瓷等