先進(jìn)陶瓷按種類可分為結(jié)構(gòu)陶瓷和功能陶瓷。功能陶瓷主要基于材料的特殊功能，具有電氣性能、磁性、生物特性、熱敏性和光學(xué)特性等特點，主要包括絕緣和介質(zhì)陶瓷、鐵電陶瓷、壓電陶瓷、半導(dǎo)體及其敏感陶瓷等；結(jié)構(gòu)陶瓷主要基于材料的力學(xué)和結(jié)構(gòu)用途，具有高強(qiáng)度、高硬度、耐高溫、耐腐蝕、抗氧化等特點，主要用于切削工具、模具、耐磨零件、泵和閥部件、發(fā)動機(jī)部件、熱交換器、生物部件和裝甲裝備等，主要材料有氮化硅、碳化硅、二氧化鋯、碳化硼、二硼化鈦、氧化鋁和賽隆等。

▼先進(jìn)結(jié)構(gòu)陶瓷產(chǎn)品與應(yīng)用領(lǐng)域

功能陶瓷是我們很少見到但是必不可少的產(chǎn)品，但結(jié)構(gòu)陶瓷的產(chǎn)品有些我們可能會直接見到的。今天我們來盤點一下常見的結(jié)構(gòu)陶瓷產(chǎn)品有哪些？它們的特點及應(yīng)用是什么？

01陶瓷刀具

陶瓷刀具因其優(yōu)越的力學(xué)性能，壽命長，換刀次數(shù)少等優(yōu)點，被越來越多地應(yīng)用在高速切削加工行業(yè)中。陶瓷刀具主要原料為硅，在地球上資源豐富，在制造過程中更加環(huán)保，因此陶瓷刀具在金屬切削和先進(jìn)陶瓷材料領(lǐng)域的研究及應(yīng)用前景非常廣闊。陶瓷刀具是用特種陶瓷粉末材料高壓研制而成。陶瓷刀具材，根據(jù)材料不同可分為3大類：氧化鋁系陶瓷、氮化硅系陶瓷及復(fù)合氮化硅-氧化鋁系陶瓷。陶瓷刀具主要是用于硬質(zhì)合金刀具不能加工的普通鋼和鑄鐵的高速切削加工以及難加工材料的加工。每一品種的陶瓷刀具都有其特定的加工范圍。

陶瓷刀具

應(yīng)用：氧化鋁系陶瓷刀具主要適用于加工高速切削硬而脆的金屬材料，如冷硬鑄鐵或淬硬鋼，也可加工銅合金、石墨、工程塑料和復(fù)合材料，加工鋼材優(yōu)于氮化硅基陶瓷用于大件機(jī)械零部件切削及高精度零件切削加工；氮化硅系陶瓷刀具適用于鑄鐵、高溫合金粗精加工及高速切削重切削，切削壽命高。此外，Si?N?陶瓷有自潤滑性能，摩擦系數(shù)較小等優(yōu)點，特別適用于車削容易形成積屑瘤的工件材料；而賽?。?/span>Sialon）陶瓷刀具有很高的強(qiáng)度和韌性，是高速粗加工鑄鐵和鎳基合金的較好刀具材料。

02陶瓷閥門配件

常見陶瓷的主要化學(xué)成分為Al?O?，其陶瓷材質(zhì)的主要結(jié)構(gòu)是由顆粒非常細(xì)小的叫αAl?O?組成空隙極小的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。陶瓷材質(zhì)在閥門具體組成中，常用的做法是通過陶瓷鑲嵌或粘結(jié)的方式在金屬表面設(shè)置一層陶瓷保護(hù)膜，以金屬作為陶瓷的支撐骨架體系。其優(yōu)點在于金屬部分的骨架具有較強(qiáng)的硬度和延展性，可以有效的克服陶瓷脆性大但強(qiáng)度較低的特點，也可以發(fā)揮陶瓷保護(hù)的作用。

陶瓷閥門配件

應(yīng)用：隨著化工產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，各種強(qiáng)腐蝕、高溫高壓、劇毒等特殊工況的不斷增多，從而對化工管路中最常用的部件-閥門提出了更高的要求，陶瓷閥門以耐高溫、耐腐蝕、高強(qiáng)度等眾多優(yōu)勢，得到了廣泛的應(yīng)用，包括機(jī)械電子行業(yè)、化工冶金行業(yè)、醫(yī)藥、航空等眾多領(lǐng)域，逐漸成為現(xiàn)代科技的重要組成部分。

03砂磨機(jī)配件

砂磨機(jī)是用涂上或嵌入磨料的研具對工件表面進(jìn)行研磨的磨床。砂磨機(jī)的研磨腔內(nèi)與物料接觸部分全部采用陶瓷材料，因為砂磨機(jī)的研磨腔是砂磨機(jī)對物料進(jìn)行研磨加工的區(qū)域，在生產(chǎn)過程中會與物料發(fā)生，摩擦導(dǎo)致研磨腔內(nèi)的零部件發(fā)生磨損，若采用鋼材料的零件，其耐磨性較差，易發(fā)生磨損對物料造成污染，而陶瓷材料具有較高的耐磨性，能夠解決這一問題，常用的陶瓷材料為碳化硅陶瓷材料。

應(yīng)用：涂料、染料、油漆、油墨等行業(yè)，需要將浮體中的大顆粒原料經(jīng)過砂磨機(jī)研磨和分散，以將其研磨使用。

SP系列新一代立式砂磨機(jī)

04陶瓷軸承

人們常見的陶瓷軸承的套圈及滾動體采用全陶瓷材料，有氧化鋯（ZrO?），氮化硅（Si?N?），碳化硅（SiC）三種。保持器采用聚四氟乙烯、尼龍66，聚醚酰亞氨，氧化鋯、氮化硅，不銹鋼或特種航空鋁制造，從而擴(kuò)大陶瓷軸承的應(yīng)用面。在多種陶瓷材料中，由于氮化硅陶瓷具有優(yōu)良的綜合機(jī)械性能，與軸承鋼相同的疲勞剝落和疲勞壽命，成為制造陶瓷軸承的最佳材料。

氮化硅陶瓷軸承

應(yīng)用：陶瓷軸承具有耐高溫、耐寒、耐磨、耐腐蝕、抗磁電絕緣、無油自潤滑、高轉(zhuǎn)速等特性，應(yīng)用領(lǐng)域有醫(yī)療器械、低溫工程、光學(xué)儀器、高速機(jī)床、高速電機(jī)、印刷機(jī)械、食品加工機(jī)械等?？捎糜跇O度惡劣的環(huán)境及特殊工況，可廣泛應(yīng)用于航空、航天、航海、石油、化工、汽車、電子設(shè)備，冶金、電力、紡織、泵類、醫(yī)療器械、科研和國防軍事等領(lǐng)域，是新材料應(yīng)用的高科技產(chǎn)品。陶瓷軸承作為一種重要的機(jī)械基礎(chǔ)件，由于其具有金屬軸承所無法比擬的優(yōu)良性能，在新材料世界獨領(lǐng)風(fēng)騷。

氧化鋯陶瓷軸承

05陶瓷輥棒

陶瓷輥棒是指以粘土質(zhì)耐火原料與天然礦物原料經(jīng)過精選、粉碎、成形、煅燒等過程而制成的耐火制品。陶瓷輥棒按材質(zhì)可分為堇青石-莫來石輥棒、熔融石英質(zhì)輥棒、剛玉-莫來石輥棒、碳化硅輥棒。其中，碳化硅輥棒是鋰離子電池材料反應(yīng)燒結(jié)裝備中的重要組成部分，目前，隨著電池材料生產(chǎn)進(jìn)入規(guī)模化、連續(xù)化作業(yè)，燒結(jié)輥道窯已取代其他的窯爐。反應(yīng)燒結(jié)碳化硅輥棒含有10-16wt%Si，高溫下與揮發(fā)出的腐蝕性氣體發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，會降低輥棒的使用壽命，增加窯爐的維修成本。而無壓燒結(jié)碳化硅輥棒不含金屬Si，在同一種工況下的使用壽命是反應(yīng)燒結(jié)碳化硅的近5倍，故現(xiàn)在多使用無壓燒結(jié)碳化硅輥棒來延長輥棒的使用壽命，節(jié)省成本。

無壓燒結(jié)碳化硅輥棒

應(yīng)用：陶瓷輥棒作為一種耐火窯具，在輥道燒成窯和輥道干燥窯中起支承、傳送陶瓷坯體和產(chǎn)品的作用，是輥道窯的核心部件，它為輥道窯的節(jié)能、縮短燒成周期與自動化運作作出了重要貢獻(xiàn)，在新能源、建筑衛(wèi)生陶瓷、日用陶瓷、電子陶瓷、磁性材料、玻璃熱處理、耐磨器件等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。

06球形研磨介質(zhì)

球形磨介有很多種，可用于研磨分散物料，只是材質(zhì)不同，密度也會不同，研磨效率也會不同。常見的陶瓷球形磨介有氧化鋁陶瓷球、氧化鋯珠、硅酸鋯珠、氮化硅陶瓷球等。

氧化鋁陶瓷球

其中，氧化鋁陶瓷球為白色球狀,因具有高強(qiáng)度、高硬度、高耐磨性、密度大、等優(yōu)異特性而被廣泛應(yīng)用于不同類型的陶瓷、瓷釉、玻璃等厚硬材料精加工和深加工，是球磨機(jī)、罐形磨機(jī)、振動磨機(jī)等細(xì)粉碎設(shè)備常用的研磨體；氧化鋯珠由于表面光滑，沒有磨削力，適合給表面光滑的工件去鏡面拋光，也可以用于球磨機(jī)、組織研磨儀、砂磨機(jī)、籃式研磨機(jī)中去給油漆、涂料、生物組織、細(xì)胞、頭發(fā)、樹葉等各種物料研磨。而硅酸鋯珠由于內(nèi)部微晶體結(jié)構(gòu)均勻細(xì)致，密度小，主要用在轉(zhuǎn)速較低的立式砂磨機(jī)中。

氧化鋯陶瓷磨介

07半導(dǎo)體精密陶瓷部件

精密陶瓷已成為半導(dǎo)體設(shè)備的關(guān)鍵部件，成本占10%以上，精密陶瓷部件的研發(fā)生產(chǎn)直接影響著半導(dǎo)體裝備制造業(yè)乃至整個半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展。

目前國外在集成電路核心裝備用精密陶瓷結(jié)構(gòu)件的研發(fā)和應(yīng)用方面走在前列的公司有日本京瓷、美國CoorsTek、德國BERLINERGLAS等，其中，京瓷和CoorsTek公司占據(jù)了集成電路核心裝備用高端精密陶瓷結(jié)構(gòu)件市場份額的70%。我國在集成電路核心裝備用精密陶瓷結(jié)構(gòu)件的研發(fā)和應(yīng)用方面起步較晚，在大尺寸、高精度、中空、閉孔、輕量化結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)陶瓷零部件的制備領(lǐng)域有諸多關(guān)鍵技術(shù)問題有待突破。

氧化鋁晶圓拋光板

總結(jié)

目前，在生活中常見的結(jié)構(gòu)陶瓷有陶瓷刀具、陶瓷閥門配件、陶瓷軸承、氧化鋯珠等工業(yè)和現(xiàn)代科技領(lǐng)域產(chǎn)品，其中，耐磨部件占據(jù)了43%的市場份額，17%應(yīng)用于陶瓷刀具上，目前結(jié)構(gòu)陶瓷還重點應(yīng)用于半導(dǎo)體設(shè)備高端精密陶瓷結(jié)構(gòu)件的制備中。主要使用的結(jié)構(gòu)陶瓷材料包括氧化鋁、氧化鋯、氮化硅和碳化硅等材料。近年來，不斷有新材料被開發(fā)，新產(chǎn)品、新應(yīng)用層出不窮，同時新技術(shù)和新工藝的應(yīng)用也大大促進(jìn)了結(jié)構(gòu)陶瓷產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

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