一、结构陶瓷性能简介
结构陶瓷主要是指新型陶瓷中发挥其机械、 热、化学等效能的一类材料。由于它们具有耐高温、耐冲刷、耐腐蚀、高耐磨、高强度、低蠕变速率等一系列优异性能,可以承受金属材料和高分子材料难以胜任的严酷工作环境,常常成为某些新兴科学得以实现的关键。 在能源、航天航空、机械、汽车、冶金、化工、电子、医药、食品等十多个行业有广阔的前景,往往在高温下作为结构材料使用, 因而又叫高温结构陶瓷和工程陶瓷。 高温结构陶瓷可分为两大类:一类是在大热流和 1500度高温下短时间(几秒到几十分钟)使用,另一类是在中热流和 1200度以上的高温下长时间(几百到几千小时) 使用。前者用于洲际导弹和航天飞机等, 后者主要用于能源工程, 作为各种新型热机 (燃气轮机、 绝热柴油机和斯特林发动机)中的耐磨、耐腐蚀部件。重点发展的结构陶瓷有增韧氧化锆陶瓷、氮化硅陶瓷、 碳化硅陶瓷。 近一二十年, 围绕陶瓷的脆性等关键问题进行基础研究,取得了突破性的进展, 被称为第三次 “材料革命”。在系统显微结构、缺陷形成及裂纹扩展机理的基础上, 建立了相变增韧、 弥散强化、纤维增韧、复相增韧等方法和技术。 使结构陶瓷的强度和韧性有了大幅度的提高,脆性获得明显的改善。 某些结构陶瓷如相变增韧氧化锆的韧性接近铸铁水平。 化学法制备高纯、 超细粉末的成功, 注射成型、 高温等静压烧结,微波烧结等成型、 烧结技术的应用和有关相平衡的知识积累, 使结构陶瓷的合成与制备,摆脱了传统落后的工艺逐步步入科学的制备过程。纳米陶瓷的兴起, 标志研究工作一进入宏观与原子之间的纳米层次。 一方面显示出结构陶瓷的功能开拓(如超塑性、低温烧结可能性) ,另一方面为结构陶瓷在纳米量级的合成与制备、 组成与结构和使用效能等四方面研究提出了一系列的科学内涵,成为结构陶瓷研究的一个前沿领域。同时,标志结构陶瓷的应用具有更为广阔的天地。
二、结构陶瓷制品市场情况
1. 氧化锆高纯超细粉体
1) 单斜氧化锆粉
主要用于电子陶瓷原料、釉料、高级耐火材料。
2) 部分钇稳定氧化锆粉(包括普通比表面和低比表面)
主要用于结构陶瓷的原料。
3) 全稳定氧化锆粉
主要用于导电陶瓷和燃料电池。
2. 高性能氧化锆磨介
氧化锆陶瓷磨介是一种高性能结构陶瓷产品, 属新材料领域。 该产品用于研磨、粉碎、细化和混合一些如电子、建材、化工、油漆涂料和高技术陶瓷本身等领域中的各类原材料。由于其密度高, 韧性好,磨耗低,污染小等优点而越来越受人们的欢迎并逐步开始取代其他各种磨介, 尤其是在日新月异的电子行业已占据绝对地位, 成为客户的首选产品。
3. 结构陶瓷球阀
结构陶瓷球阀具有金属球阀的绝大多数优点外,更具有超强的耐腐蚀、耐高温、耐冲蚀等显著特点,广泛应用于石化、冶金、造纸、电站、练油等行业的各类酸碱盐气体、 液体、高温蒸汽和泥浆输送系统中, 是强腐蚀场合下钛金属阀、 蒙乃尔阀的理想替代产品, 并具有成本低, 寿命长的优点。全国应有几千万元的市场, 全球应有几亿元的应用量 (欧、美国家已经开始向我国购买球阀和球阀零件) 。
4. 陶瓷结构件,是结构陶瓷发展的方向,逐步被人们所认识,在众多工业设备配件和民用产品中应用, 而且有很多产品只有结构陶瓷才能满足要求,市场前景极其广阔。
①陶瓷定刀: 是聚酯行业必须使用的一种刀具。
②陶瓷柱塞:在石油、医药、食品行业广泛应用,石油行业的柱塞泵主要应用陶瓷的耐磨性和耐腐蚀,使用寿命是钢柱塞的 5 倍以上。医药、食品行业的柱塞应用陶瓷的耐腐蚀、无污染。
③陶瓷拉线轮:是电线电缆的主要易损件。
④陶瓷量块:量块是量具生产厂的一种主要产品,全国销售总值在亿元以上,目前主要是钢量块,其缺点是容易锈蚀、 磨损快使用寿命短。⑤陶瓷水果刀和西餐刀:陶瓷水果刀和西餐刀是一种环保产品,有保持锋利不磨损、 不锈蚀的特点, 价值贵也是身份的一种象征, 是不锈钢的替代产品。
⑥球磨机、沙磨机配件:搅拌捧是球磨机的主要易损件,沙磨机的配件也在转向陶瓷件。
5. 陶瓷注射成型是陶瓷行业的一种新型的成型方法,在工业和民用行业可以广泛应用,特别适应形状复杂、大批量产品的生产,比如手表壳、手表链、理发推剪刀片等。