先进的陶瓷材料是什么？

先进的陶瓷又叫做精细陶瓷、高技术陶瓷等等。先进的陶瓷和传统的陶瓷不一样，先进的陶瓷是以人工合成的高纯度超细粉末作为原料的，按照精选的成分来配合，在十分严格的工艺条件下通过成型、烧结和其他处理制造的。大多属于多晶烧结体，另外也有单晶薄膜、纤维和非晶陶瓷等各种形式。

传统陶瓷的缺点就是强度高，可是脆性却大、可靠性很差、机械加工以及焊接非常困难。先进的陶瓷强度很高、耐磨损、重量轻、耐高温、抗腐蚀，并且具有声、电、光、热和磁等许多方面的特殊性能。因此先进的陶瓷用途很广，从集成电路基板、电容器、变压器、传感器直到磁流体发电机电极；从人造牙齿到生物反应器，它遍布于现代科技的各个领域，所应用范围之广是任何材料都不能比拟的，因此又有“万能材料”的美称。

作为结构材料使用的先进陶瓷，现在国内外开发的大多为氮化硅、碳化硅、氧化锆和氧化铝陶瓷等等。

氮化硅陶瓷具有耐高温强度很高、抗热震性能优良、高温蠕变较小、十分耐磨、耐腐蚀以及低比重等卓越性能，是最有希望应用于热机的高温材料。

碳化硅陶瓷材料是一种超硬材料，不但在常温下性能卓越，最重要的就是其高温力学性能是现在陶瓷材料里最优秀的，从室温至1000℃的高温强度能够维持大致不变。这种材料是非氧化物陶瓷材料里最稳定的，抗氧化性能十分优越，耐各种酸、碱的腐蚀，用途非常广。

氧化铝陶瓷一般指的是含量超过70%的氧化铝陶瓷，有的又称做刚玉。它不但是传统的耐火材料、工程陶瓷，还是应用广泛的电子陶瓷，同时还是生物陶瓷。

氧化铝陶瓷非常容易烧结，容易达到理论上的密度，烧结制品呈现半透明状，对于可见光以及红外光有非常高的透光率。而且原料丰富，价格较低，已经具有十分成熟的制备工艺了。陶瓷透明以后，就可以在光学方面具有很多用途。半透明氧化铝陶瓷具有良好的透光性能，再加上可以耐高温及化学腐蚀，可以承受热冲击以及具有很高的绝缘性，替第三代光源——高压钠灯的制造提供了灯管材料。还可用于战斗机以及导d头部的透过红外光的窗口材料等。氧化铝透明陶瓷一旦研制成功，利用类似的工艺还可研制氧化镁、氧化钇等各种透明的陶瓷。

在原料、工艺方面有别于传统陶瓷，通常采用高纯、超细原料，通过组成和结构设计并采用精确的化学计量和新型制备技术制成性能优异的陶瓷材料。

陶瓷分为四种类别：材料科学技术（一级学科），无机非金属材料（二级学科），陶瓷（三级学科），先进陶瓷（四级学科）。

新兴行业的发展对材料提出了更高的要求，先进陶瓷作为新材料的一个重要组成部分，其在国民经济中发挥着越来越重要的作用。

一、先进陶瓷简介

陶瓷在人类生活和社会建设中是不可缺少的材料，它和金属材料、高分子材料并列为当代“三大固体材料”。按原料将陶瓷分为传统陶瓷和先进陶瓷。

1、传统陶瓷以天然矿物为原料，主要是天然硅酸盐矿物。

2、先进陶瓷是采用高纯度、超细人工合成或精选的无机化合物为原料，具有精确的化学组成、精密的制造加工技术和结构设计，并具有优异特性的陶瓷。

先进陶瓷的生产主要分为：粉体制备、坯体成型、坯体烧结、精加工。

陶瓷粉体的制备技术：固相反应法、液相反应法、气相反应法。

先进陶瓷的成型技术：干法压制成型、塑性成型、浆料成型、固体无模成型。

先进陶瓷的烧结技术：常压烧结、无压烧结、热等静压烧结、气氛烧结、真空烧结以及热压烧结。

二、先进陶瓷分类

1、 按化学成分分为：氧化物陶瓷、氮化物陶瓷、碳化物陶瓷、硼化物陶瓷、硅化物陶瓷、氟化物陶瓷、硫化物陶瓷。

2、 按性能和用途分为：功结构陶瓷和功能陶瓷。

A 结构陶瓷

结构陶瓷的定义：以强度、刚性、韧性、耐磨性、硬度、疲劳强度等力学性能为特征的材料。

结构陶瓷的种类：高温高强陶瓷、模具陶瓷、耐磨陶瓷、特种耐火陶瓷等。

结构陶瓷的用途：发动机、热交换器、密封件、切削刀具、防d装甲等。

结构陶瓷的特性：优良的力学性能，热学性能、化学能。

B 功能陶瓷

功能陶瓷的定义：以声、光、电、磁、热等物理性能为特征。

功能陶瓷的种类：电子陶瓷、敏感陶瓷、生物陶瓷、超导陶瓷等。

功能陶瓷的用途：微电子、信息、自动控制和智能机械、生物功能。

功能陶瓷的特性：具备特殊性能并行使特殊功能。

三、国外先进陶瓷发展

鉴于先进陶瓷在工业发展中的特殊地位，欧美日等发达国家均投入巨资制订研究计划来促进其发展。目前世界先进陶瓷发展处于领先地位的有美国、日本、欧盟、俄罗斯等。

美国

发展重点：高温结构陶瓷

（1）资助纳米陶瓷涂层、生物医学陶瓷和光电陶瓷的研究、产业化。

（2）在航空航天、核能等领域的应用处于领先地位。

（3）2000年，实施为期20年的美国先进陶瓷发展计划，到2020年，先进陶瓷成为一种经济适用的首选材料，应用于节能环保、新一代信息技术、生物医药、高端装备制造、新能源和新能源汽车等战略性新兴产业中。

日本

发展重点：功能陶瓷

（1）在泡沫陶瓷、超塑性陶瓷、陶瓷部件、高性能陶瓷电池、陶瓷发动机等研发上处于领先地位。

（2）占世界先进陶瓷约一半的市场份额。

（3）在先进陶瓷材料的制备、产业化、民用领域方面占据领先地位。

（4）近年来，日本将先进陶瓷作为战略性产业，将先进陶瓷看作是决定未来国际竟争力的高科技产业，不断加大投资力度。

欧盟

发展重点：功能陶瓷、高温结构陶瓷

（1）在部分细分应用领域和机械装备领域处于领先地位。

（2）目前研究的重点为发电设备中应用的新型材料技术，如陶瓷活塞盖、排气管里衬、涡轮增压转子及燃气轮转子等。

俄罗斯、乌克兰

（1）俄罗斯、乌克兰在结构陶瓷和陶瓷基复合材料方面实力雄厚。

（2）在结构陶瓷和陶瓷基复合材料方面，不但在实验室研制成功，而且已开发成有明确应用目的的制品，相当一 部分已投入商业生产。

四、国内先进陶瓷发展

20世纪50年代开始先进陶瓷的研究。

70年代后重视先进陶瓷材料研究，取得一系列创意性成果：研制出纤维补强复相陶瓷。

在纳米陶瓷粉体的制备与团聚方面的研究，以及纳米陶瓷固相烧结理论等方面均有国际一流的创新成果。

1995年后进入高速发展时期，2015年总产值超450亿元，其中70%来自功能陶瓷。

如丁鼎陶瓷等等企业在先进陶瓷行业中占据主流地位，其业务涵盖陶瓷劈刀、5G介质滤波器、陶瓷喷嘴、氧化锆、氧化铝、钨合金等材料系统，适用于5G基站、工业零配件、核心配件、精密结构件、手表表环、饰品、雾化芯、转轴、陶瓷散件、套管、针规、纺织工业结构件等诸多领域。大型企业如微软、华为、苹果、中国移动等都成为了丁鼎陶瓷的合作伙伴，可谓用途广泛。陶瓷因其质地温润圆滑、硬度大、可塑性强、绝缘、可配磁性等等特质，成为工业精密结构件的重要选择。

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近几年，我国对于先进陶瓷的研究也是不断地注入财力和物力，但是其总体水平和发达国家，尤其是美日欧等还存在着一定的差距。主要表现在：技术及新产品工程转化极度匮乏；高端粉体制备及分散技术远远落后；制造装备加工技术落后。

根据世界先进陶瓷发展趋势和应用领域的发展情况，预计未来几年高端陶瓷粉体、电子陶瓷、生物陶瓷、节能环保、新能源领域用陶瓷和航空航天用陶瓷等几个方向发展增速较快。

国内在研发与产能和良品率均达到一定级别的企业可谓凤毛麟角，极高的行业门槛和工艺追求，确保了该行业精英企业的绝对优势，在工艺与技术越来越精良的情况下，随着技术的不断堆磊，国内多数大型企业采购订单如今倾向于国内化，这也是进一步刺激国内市场经济，助推国内陶瓷产业企业追求甚至超越国外陶瓷先进企业的水平，为国家振兴与经济发展提供了巨大的推力，是我国大型企业应有的价值典范标杆。

以丁鼎陶瓷打头的国内先进陶瓷制造者们，作为此次5G基站兴建行业滤波器的制造商，以及行业先进陶瓷的生产研发机构，既是社会的生产建设者，也是振兴中华的首批重要工业担当。

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