特種陶瓷的耐磨應用與推廣

陶瓷復合管的特性成分就是其中含的特種陶瓷（三氧化二鋁），也不斷有客戶打來電話、客戶交往中談及到陶瓷的特性，因此耐磨管道網特地在國家級資料庫特別查詢了一些有關特種陶瓷的介紹以及特種陶瓷在耐磨性方面的應用和發展，以供大家參考。

一、前言

特種陶瓷有熱壓鑄、熱壓、靜壓及氣相沉積等多種成型方法，這些陶瓷由于其化學組成、顯微結構及性能不同于普通陶瓷，故稱為特種陶瓷或高技術陶瓷，在日本稱為精細陶瓷。

特種陶瓷不同的化學組成和組織結構決定了它不同的特殊性質和功能，如高強度、高硬度、高韌性、耐腐蝕、導電、絕緣、磁性、透光、半導體以及壓電、光電、電光、聲光、磁光等。

由于性能特殊，這類陶瓷可作為工程結構材料和功能材料應用于機械、電子、化工、冶煉、能源、醫學、激光、核反應、宇航等方面。一些經濟發達國家，特別是日本、美國和西歐國家，為了加速新技術革命，為新型產業的發展奠定物質基礎，投入大量人力、物力和財力研究開發特種陶瓷，因此特種陶瓷的發展十分迅速，在技術上也有很大突破。

特種陶瓷在現代工業技術，特別是在高技術、新技術領域中的地位日趨重要。本世紀初特種陶瓷的國際市場規模預計將達到500億美元，因此許多科學家預言：特種陶瓷在二十一世紀的科學技術發展中，必定會占據十分重要的地位。

二、生產工藝技術方面的新進展

 

（1）在粉末制備方面，目前最引人注目的是超高溫技術。利用超高溫技術不但可廉價地研制特種陶瓷，還可廉價地研制新型玻璃，如光纖維、磁性玻璃、混合集成電路板、零膨脹結晶玻璃、高強度玻璃、人造骨頭和齒棍等。

利用超高溫技術還可以研制出象鉭、鉬、鎢、釩鐵合金和鈦等能夠應用于太空飛行、海洋、核聚變等尖端領域的材料。例如日本在4000—15000℃和一個大氣壓以下制造金鋼石，其效率比現在普遍采用的低溫低壓等離子體技術高一百二十倍。

超高溫技術具有如下優點：

能生產出用以往方法所不能生產的物質；能夠獲得純度較高的物質：生產率會大幅度提高；可使作業程序簡化、易行。

目前，在超高溫技術方面居領先地位的是日本。據統計，2000年日本超高溫技術的特種陶瓷市場規模也將會超過20萬億日元。

溶解法制備粉末、化學氣相沉積法制備陶瓷粉末、溶膠K凝膠法生產莫來石超細粉末以及等離子體氣相反應法等也引起了人們的關注。在這幾種方法中，絕大部分是近年開發研究出來的或是在近期得以完善的。

(2)在成型及燒結方面，熱等靜壓法最為引人注目。該法與熱壓法相比能使物料受到各向同性的壓力，因而其瓷質均勻，此外由于熱壓靜法可以施加幾千個大氣壓的高壓，這樣就使得要燒結的材料能在極低的溫度下得以燒結。

目前，市場上出售的熱等靜壓法設備的較高使用溫度及較高壓力通常為2000℃，2000個大氣壓。

(3)在特種陶瓷的精密加工方面，真空擴散焊接法是一種最有前途的方法。采用真空擴散焊接法不僅可獲得高強度、高致密度、高幾何尺寸精度的金屬陶瓷制品(泄漏率不大于5×10ˉ11立方米·帕/秒)，而且無需使用貴重的稀有焊料，可用于制作各種形狀、各種尺寸，特別是大規格的金屬陶瓷制品。

另外，采用刀具加工陶瓷也引起了人們的極大興趣。目前，這方面的工作僅處于研究實驗階段，由于用超高精度的車床和金剛石單晶車刀進行加工，以微米數量級的微小吃刀深度和微小的走刀量，能獲得0.1微米左右的加工精度，因而許多國家把這種加工技術作為超精密加工的一個方面而加以開發研究。

三、應用方面的新發展

特種陶瓷由于擁有眾多優異性能，因而用途廣泛。現按材料的性能及種類簡要說明。

(1)、耐熱性能優良的特種陶瓷可望作為超高溫材料用于原子能有關的高溫結構材料、高溫電極材料等。

(2)、隔熱性優良的特種陶瓷可作為新的高溫隔熱材料，用于高溫加熱爐、熱處理爐、高溫反應容器、核反應堆等。

(3)、導熱性優良的特種陶瓷極有希望用作內部裝有大規模集成電路和超大規模集成電路電子器件的散熱片。

(4)、耐磨性優良的硬質特種陶瓷用途廣泛，目前的工作主要是集中在軸承、切削刀具方面。

(5)、高強度的陶瓷可用于燃氣輪機的燃燒器、葉片、渦輪、套管等；在加工機械上可用于機床身、軸承、燃燒噴嘴等。

目前，這方面的工作開展得較多，許多國家如美國、日本、德國等都投入了大量的人力和物力，試圖取得領先地位。這類陶瓷有氮硅、碳化硅、塞隆、氮化鋁、氧化鋯等。

(6)、具有潤滑性的陶瓷如六方晶型氮化硼極為引人注目，目前國外正在加緊研究。

(7)、生物陶瓷方面目前正在進行將氧化鋁、磷石炭等用作人工牙齒、人工骨、人工關節等研究，這方面的應用引起人們極大關注。

四、今后研究與開發的重點

(1)、特種陶瓷基礎技術的研究，例如燒結機理、檢測技術和粉末制備技術等；

(2)、超導陶瓷的研究；

(3)、特種陶瓷的薄膜化或非晶化是提高陶瓷功能的有效方法，因而許多國家都把它作為一項主要內容而加以研究；

(4)、陶瓷的纖維化是研制隔熱材料、復合增強材料等的重要基礎，目前國外，尤其是日本對陶瓷纖維及晶須增強金屬復合材料的研究極為重視，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結構，所以引起了各界的重視；

(6)、陶瓷與陶瓷或陶瓷與其它材料復合(陶瓷纖維增強陶瓷，陶瓷纖維增強金屬)問題也是現階段的研究重點。

(7)、在非氮化物陶瓷中，目前國外研究最多的是陶瓷發動機，高壓熱交挽器及陶瓷刀具等；

(8)、隨著生物化學，生物醫學這些新興學科的發展，生物陶瓷的開發研究也變得越來越重要。

通過上面分析大家應該可以看到，陶瓷內襯復合管也是利用了陶瓷的上述許多優點，使之耐磨、耐高溫、耐腐蝕，從而得到了市場的普遍應用，得到了廣大客戶的一致認可。

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