特种陶瓷发展现状

#’’’ 年陶瓷光盘的销售额已达到 !’ 亿美元，并成功地打
入了东南亚、 西欧和美国市场。 另外， 在泡沫陶瓷、 超塑性陶 瓷、塑胶复合陶瓷、及各种精细陶瓷材料与陶瓷元件等方 面， 日本均处于领先地位。 在过去数十年的时间里，为满足汽车功能多样化的要 求，世界各国的陶瓷科技工作者逐渐把更多的目光寄希望 于特种陶瓷。从最初开始采用陶瓷材料制作汽车用的绝缘 装置， 到生产火花塞的绝缘子， 又扩展到净化排气的氧传感 器， 蜂窝型催化剂载体等。 日本从事陶瓷开发生产的公司约 仅汽车特种陶瓷的专家就多达 # ’’’ 多名。 近年来， )’’ 家。 陶瓷专家们对陶瓷发动机的研制与开发产生了浓厚的兴 趣， 并已取得了突破性进展， 据悉陶瓷发动机作为新一代汽 车产品的心脏， 即将投入正式使用。 美国在发展特种陶瓷方面更是蓝图宏伟、 雄心勃勃。 目 前在美国从事电子陶瓷的公司有 ,’’ 多家，从事陶瓷发动 机研究开发和生产的公司在 ,’"&’ 家之间。为了提高航空 发动机的推重比和降低燃料消耗，美国制定了先进高温热 机材料计划， 先进涡轮技术应用计划， 国家宇航计划和国防 关键技术计划，把高温结构陶瓷基复合材料作为重点研究 对象，其目标是将发动机热端部件的使用温度提高到
+ %)’ 亿日元， !%%’ 年达 #) #+, 亿日元， #’’’ 年高达 +! #+!
亿日元， #’ 年间增长了近 % 倍。 日本发展特种陶瓷的战略步骤是首先开发制造日用生 活用品和某些发热元件， 如陶瓷剪刀、 陶瓷加热器、 陶瓷手 术刀、人造陶瓷关节及陶瓷滚珠圆珠笔等，这些产品在印 尼、 泰国、 新加坡和马来西亚很受欢迎。在积累了一定的特 种陶瓷生产工艺、 掌握了特种陶瓷生产技术的基础上， 开始 研究开发高级技术陶瓷及精密陶瓷元件。如日立公司采用 的陶瓷薄膜磁头， 既降低了产品的生产成本， 又提高了磁头 的录音、演奏与消磁性能。生产 )9,、 89, 和铁氧体的珠 海西门子 ? 松下电子有限公司等。这些外资特陶企业的进 入， 不仅带来了先进的生产设备、 生产工艺和科学管理， 而 且会加速我国特种陶瓷的发展。 最近特种陶瓷材料又被列入我国“ 十五” 发展规划， 包 括 6 个方面。 （ .）超细粉原料的制备技术 @ 批量和工业生产装备的 研究。 （ 烧成、 精密加工、 涂层、 !） 高 性 能 陶 瓷 的 特 殊 成 型 、 纤维增强复合技术和工艺装备的研究。 （ 无损检测、 破坏准则及烧 (） 脆 性 材 料 的 评 价 技 术 、 结、 复合机理。 （ 高温封阀轴承、 风机、 *）高温工程陶瓷如燃气轮机、 炼钢机械部件、 辊道等研制。 （ 各种气敏、 光敏、 声敏、 压 1） 敏 感 陶 瓷 与 电 子 陶 瓷 、 敏等感元件、 高导热、 高绝缘基板及磁性材料等研制。 （ 如透光、 偏光、 集光、 萤光等） 陶瓷和光 $）光学功能（ 电、 光磁、 非线性光学陶瓷研制。 （ 耐腐蚀、 催化剂及载体、 燃料电 %） 化 学 功 能 陶 瓷 （ 池、 离子交换剂等） 研制。 如具有生物活性和亲和性的人工 （ 6）生物功能陶瓷（ 骨、 牙齿、 心瓣膜） 研制。
,&
!"#$%&’()*%+,(#’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’-./012’&.314 （ #5678/9&.3:; ）
张 兴 南
/江苏省陶瓷研究所
宜兴
#!&##!0
!""前 言
特种陶瓷是采用“ 高度精选过的原料粉末” ， 通过“ 精确 调整过的化学组成” 和“ 精心控制的成形方法和烧成方法” 合成的陶瓷， 它是现代工业技术飞速发展的产物， 是有别于 传统陶瓷的一种新型陶瓷的总称。世界各国以及国内业界 人士对特种陶瓷的称谓不一， 说法众多， 有称“ 工业陶瓷” 、 有称“ 现代陶瓷” 、 有称“ 精细陶瓷” 、 有称“ 高级陶瓷” 和“ 高 技术陶瓷” ， 也有称“ 先进陶瓷” 。 特种陶瓷一般可分为结构陶瓷和功能陶瓷。功能陶瓷 具有特殊的电、 磁、 热、 光等性能。结构陶瓷则具有耐高温、 耐腐蚀、 耐磨损和化学性质稳定等特点。 由于特种陶瓷已被广泛应用于交通运输、 化工冶金、 电 子通讯、 医疗卫生、 广播电视、 海洋开发、 能源环保及航空航 天等工业领域， 因此， 世界各国， 尤其是西方发达国家争相 研究、 开发和生产特种陶瓷， 无论从新品的开发研制还是到 市场占领， 展开了异常激烈的竞争。
#""国外特种陶瓷研究动向
国外特种陶瓷的开发研究始于 #$ 世纪的 #$ 年代， 据 有关报道介绍， !%#& 年德国科学家鲁夫在 # ’’’! 左右成功 地烧制了一块洁白如玉、坚硬的陶瓷— — —世界上第一块纯 氧化铝陶瓷。 其硬度在当时仅次于金刚石， 机械强度大大超 过了一般陶瓷， 耐化学腐蚀性和电绝缘性也非常好。 它的诞 生标志着特种陶瓷新时代的开始。 从目前情况看，美国与日本在特种陶瓷方面的研究与 开发遥遥领先于世界上的任何国家，特种陶瓷的销售量逐 年增加。据有关媒体报道的统计资料显示： !%(’ 年美国特 种 陶 瓷 市 场 规 模 仅 为 )*)+ 亿 美 元 ， !%%’ 年 达 到 了 #!*%+ 亿美元， #’’’ 年高达 )!*#) 美元。 #’ 年间增长了近 !’ 倍。 日本的特种陶瓷市场同样得到了飞速发展， !%(’ 年 为
*00结 语
特种陶瓷的研究、 开发与生产， 虽说在世界先进国家 已 走 过 近 67 年 的 道 路 ， 在 我 国 也 有 17 年 的 历 史 ， 但比较 传 统 陶 瓷 数 千 年 漫 长 的 发 展 历 史 ，只 是 极 其 短 暂 的 一 瞬 间。因此， 可以说特种陶瓷还是刚开发的“ 处女地” ， 许多领 域尚未涉及研究。特种陶瓷不仅科技价值高， 可以推动和 促 进 我 国 其 它 工 业 的 发 展 ，而 且 可 应 用 于 百 姓 的 日 常 生 活， 因而开发和生产特种陶瓷能产生巨大经济效益。如水 龙头陶瓷阀芯片、 乃至数十亿件 89, 等市场需求是在数亿、 以上， 可以预言： 现在是日用陶瓷、 建筑卫生陶瓷的激烈竞 争， 在不久的将来肯定会发展成为一场世界范围内的特种 陶瓷的激烈竞争。然而， 当前的三大材料中， 金属材料和高 分子材料的基础理论研究已十分深入， 对陶瓷材料材质方 面的认识还比较肤浅，尤其是对材料组成 ? 工艺 ? 结构 ? 性能之间的关系还不十分清楚， 因此我们在提高陶瓷材料 综合性 、 提高可靠性的同时， 还必须进行深入的基础理论 研究。
! +)’!- 或者更高 . 从而提高发动机涡轮进口温度 . 达到节
能、 减重、 提高推重比和延长寿命的目的， 满足军事和民用
!""! 年第 #" 期
（ 第 $% 期）
佛 山 陶 瓷
(1
热机的需要。目前美国格鲁曼公司正在研究大气层超音速 飞机发动机的陶瓷材料进口、 喷管和喷口等部件。美国碳 化硅公司用 &’()*+&’,- 制造导弹发动机燃气喷管。杜邦公 司也已研制出能承受 . !/"!. (""" 、使用寿命 ! """ 小时 的陶瓷基复合材料发动机部件。
(00国内特种陶瓷发展现状
我国从 !/ 世纪 1/ 年代开始特种陶瓷的研究， 材质以 氧化铝陶瓷为主， $/ 年代为适应我国电子技术与核技术发 展的需要 ， 特种陶瓷的研究与开发逐步得到了发展， 氧化 铍 质 、氧 化 钙 质 以 及 他 其 它 非 氧 化 物 等 特 种 陶 瓷 不 断 问 世。“ 七五” 、 “ 八五” 期间， 我国特种陶瓷的开发与应用又进 入了一个新阶段，从事特种陶瓷开发研制的高等院校、 科 研院所和生产企业到目前为止已超过 (// 家。其中从事功 能陶瓷的单位占 $(2$3 ， 从事结构陶瓷的单位占 ($4*3 ， 主 要分布在江苏、 浙江、 上海、 山东、 天津、 北京、 福建和广东 沿海地区的城市。西南、 西北偏远地区从事特种陶瓷研制 的单位以原军工企业为主。如 .5%$ 年前后清华大学就研 制成功以热压方法生产的氮化硅增韧氧化铝刀具。江苏省 陶瓷研究所于上世纪 67 年代初就致力于特种陶瓷的研究 开发与批量生产，先后成功地开发了纺织瓷件、 89, 系列、 陶瓷磨擦片、 压电陶瓷、 泡沫陶瓷、 电真空管及陶瓷过滤板 等， 为我国特种陶瓷的发展作出了积极贡献。广东佛山陶 瓷 研 究 所 于 .55. 年 率 先 建 成 了 国 内 第 一 条 年 产 ." 万 支 陶瓷辊棒的生产线，有力地促进了建筑陶瓷的蓬勃发展。 天津大学研制的“ 轿车发动机电控喷射系统用新型氧传感 器” 、 “ 和“ 压电陶瓷微位补偿片” 也获得 了 成 :;!<( 拉晶杆” 功。其 中 “ 轿车发动机电控喷射系统用氧传感器” 为国家 “ 6$(”攻关项目，已形成了年产 ( 万只的批量生产能力。 “ 压电陶瓷微位移补偿片” 是国防工程配套项目。“ :;!<( 拉 晶杆” 填补了国内在该领域的空白。台湾省生产的摩托车 现正在逐步走向陶瓷汽缸时代， 并准备打入欧、 日、 美等发 达国家市场。 随着我国改革开放的深入和扩大， 一批外资或合资特 种陶瓷企业应运而生，其中较有规模的是生产 :;!<( 基片 的上海京瓷有限公司， 生产蜂窝陶瓷的上海华克排气系统 有限公司， 生产 :;!<( 基片的苏州共立电子有限公司， 生产 电子陶瓷和汽车陶瓷配件的摩根美超技术有限公司， 生产 片式陶瓷滤波器的江苏江佳电子陶瓷公司， 生产压电陶瓷 换能器的江苏捷嘉电子有限公司， 生产 )9, 、 =)> 和敏感陶