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·42·陶瓷2010.No.8

高性能陶瓷材料的研究与应用

李婷
(湖北武汉风神汽车修理厂武汉430055)

摘要高性能陶瓷材料是具有特殊优越性能的新型材料,各国在基础与应用研究以及工程化方面,均给予了特殊重视,
特别是在信息、国防、现代交通与能源产业中均将其置于重要地位。根据高性能陶瓷材料的应用前景,笔者介绍了高性能
陶瓷新材料的性能、应用范围,市场的开发应用现状和开发应用新领域,以及正在研发的高性能陶瓷材料;同时介绍了高
性能陶瓷材料的发展趋势。
关键词陶瓷材料应用范围发展趋势

瓷材料每年以7%～10%的速度发展。功能陶瓷主要
1高性能陶瓷材料的应用前景是利用其上述功能特性,广泛应用于国防、航空航天、
机械、化工、建筑等领域的绝缘子,集成电路的基片、电

高性能陶瓷是新材料的一个组成部分,它在国民容器、压电和铁电及敏感元件等,已成为四大类材料
经济中的能源、电子、航空航天、机械、汽车、冶金、石油(金属、陶瓷、高分子和复合材料)之一。主要的材料有
化工和生物等各方面都有广阔的应用前景,成为各工BaTiO3、ZnO、Ph)O3、AIN、ZrO2等。陶瓷粉料是发
业技术特别是尖端技术中不可缺少的关键材料,在国展高性能陶瓷的基础材料,是高性能陶瓷的重要组成
防现代化建设中,武器装备的发展也离不开特种陶瓷部分,对特种陶瓷的发展起着十分重要的作用。
材料。随着我国国民经济的高速发展,工业技术水平
的不断提高,人民生活的不断改善以及国防现代化的2高性能陶瓷材料的性能特点
需要,迫切地需要大量的特种陶瓷产品,市场前景十分
广阔。石油化工行业需要大量的耐磨耐腐蚀的陶瓷部一般高温陶瓷材料的预期使用温度在1400℃～
件,如球阀、缸套等。纺织行业需要大量的耐磨陶瓷1500℃,而超高温材料是指能在1800℃以上使用的
件,如陶瓷剪刀、导丝轮等。国防工业需要的具有特殊材料,主要包括过渡金属(Ti、Zr、Ta等)的硼化物、碳
性能的陶瓷材料,如防弹装甲陶瓷,耐射照高温轻质隔化物以及近年出现的Si-B-C-N超高温陶瓷材料
热材料,航空航天用的反射镜陶瓷材料,激光器用的聚等,还包括碳(石墨)和氮化硼等。这类材料的主要特
光腔陶瓷材料,红外吸收、红外发射。点是超高温熔点、超高温稳定、超高温耐腐蚀性,应用
高性能陶瓷一般分为结构陶瓷和功能陶瓷,有的于国防、航天、超高温电极、超高温耐腐蚀容器或保护
还分为陶瓷涂层及陶瓷复合材料等。结构陶瓷主要是器(与熔融金属接触),超高温涂层等。近年来,对Si
利用其耐高温、高强度、耐磨的性能,应用于热机部件、-B-C-N超高温陶瓷材料的研究发展很快,制备工
耐磨部件,如刀具、轴承、密封环、阀门等热交换器,防艺主要是采用有机前驱体法,对超高温稳定化机理的

弹材料及生物陶瓷等。主要材料有Si3N4、SiC、ZrO2、研究主要集中在硼的作用上。目前正在探索其作为超

Al2O3、SiALON等。高温涂层材料方面的应用,有机前驱体法工艺复杂,操
高性能陶瓷材料已经在很多领域,特别是诸多高作严格,成本高,对超高温稳定化机理还缺乏深层的理
技术领域获得关键性的应用,在航空航天、国防及民用解。因此,探索和开发新的制备技术,深入探讨超高温
等高技术领域具有广泛且不可替代的作用,高性能陶稳定化机理,探索和设计其他超高温材料系统(包括化
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学组成,相组成和显微结构设计),将成为重要的研究重要的地位,世界各国元器件生产企业都在电子陶瓷
内容。及其元器件的新产品、新技术、新工艺、新材料、新设备
自碳纳米管(CNTs)问世以来,无论是CNTs的方面投入巨资进行研究开发。高投入的研发使得电子
制备工艺还应用开发方面都开展了大量的卓有成效的陶瓷及元器件成为一个创新活跃、竞争激烈的领域,每
工作。目前,有关CNTs复合材料的研究成为复合材年都有大量新型功能陶瓷材料及元器件问世。
料领域的研究热点之一,其中聚合物基CNTs复合材近年来,在国家诸多重点科研计划的支持和推动
料的研究主要集中在其介电、电磁性能方面,而对于陶下,我国在功能陶瓷材料的科学研究与产业化方面有
瓷基CNTs复合材料的研究主要集中在力学性能方了很大发展,但总体来看,我国的电子信息产业,特别
面,虽然最近报道了CNTs在贮氢等方面的广阔应用是一些附加价值高、技术含量高的新型电子信息产品
前景,CNTs陶瓷基复合材料除了用作吸波材料在航和一些基础电子产品的生产水平与发达国家相比仍存
空飞行器等军事领域应用外,用作电磁波屏蔽材料在在很大差距,不少高端产品在相当大的程度上被外资
军用和民用方面也具有广阔的应用前景。国防、航空企业所控制。国外大公司如村田、松下、京都陶瓷、摩
航天的轻质化和小型化对先进陶瓷材料的需求日趋强托罗拉等近年来长驱直入中国市场,目