特種陶瓷第一講-氧化鋁陶瓷課件

1、特種陶瓷1特種陶瓷1特種陶瓷主要參考文獻(xiàn)：1.畢見(jiàn)強(qiáng). 特種陶瓷工藝與性能.哈爾濱:哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社,2008.2. 李世普特種陶瓷工藝學(xué)武漢：武漢理工大學(xué)出版社，2003.3. 劉維良先進(jìn)陶瓷工藝學(xué)武漢：武漢理工大學(xué)出版社，2004.4. 肖漢寧等編著高性能結(jié)構(gòu)陶瓷及其應(yīng)用北京：化學(xué)工業(yè)出版社,2006.5. 張玉軍等編著結(jié)構(gòu)陶瓷材料及其應(yīng)用北京：化學(xué)工業(yè)出版社,2005.6. 樊新民等編著工程陶瓷及其應(yīng)用北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2006.2特種陶瓷主要參考文獻(xiàn)：2緒 論一、特種陶瓷的概念二、特種陶瓷的分類三、特種陶瓷的特性與應(yīng)用四、特種陶瓷與傳統(tǒng)陶瓷的區(qū)別五、國(guó)外特種陶瓷研究動(dòng)向六、國(guó)內(nèi)

2、特種陶瓷發(fā)展現(xiàn)狀七、國(guó)內(nèi)外主要差距八、特種陶瓷產(chǎn)品的發(fā)展趨勢(shì)3緒 論一、特種陶瓷的概念3一、特種陶瓷的概念 特種陶瓷是有別于日用陶瓷、建筑陶瓷、衛(wèi)生陶瓷等傳統(tǒng)陶瓷的一類新型陶瓷的總稱。它主要是指以高純度人工合成的無(wú)機(jī)化合物為原料，采用現(xiàn)代材料工藝制備的、具有獨(dú)特和優(yōu)異性能的陶瓷材料。特種陶瓷屬新材料領(lǐng)域，是國(guó)家“十一五”發(fā)展規(guī)劃中重點(diǎn)發(fā)展的項(xiàng)目。在國(guó)家高技術(shù)研究計(jì)劃（863計(jì)劃）和國(guó)家重點(diǎn)新產(chǎn)品推廣計(jì)劃中都有不少特種陶瓷的項(xiàng)目和產(chǎn)品。 關(guān)于特種陶瓷的定義，可作如下定義：采用高度精選過(guò)的原料，具有能精確控制的化學(xué)組成，按照便于進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及控制制造的方法進(jìn)行制造、加工的，具有優(yōu)異特性的陶瓷。4一

3、、特種陶瓷的概念 關(guān)于特種陶瓷的定義，可作如下定義世界各國(guó)以及國(guó)內(nèi)人士對(duì)特種陶瓷的稱謂不一，說(shuō)法眾多：英國(guó)人認(rèn)為“技術(shù)陶瓷（technology ceramics）較為適當(dāng)”；美國(guó)人常稱作“高級(jí)陶瓷或近代陶瓷（advanced ceramics）”、“高效陶瓷”（high performance ceramics）；日本人則常以“精細(xì)陶瓷”（fine ceramics）或“新型陶瓷”（new ceramics）命之。我國(guó)雖然有人將其稱作“工業(yè)陶瓷”（industrial ceramics）,但仍以稱“特種陶瓷（special ceramics）”者居多。5世界各國(guó)以及國(guó)內(nèi)人士對(duì)特種陶瓷的稱謂不

4、一，說(shuō)法眾多：5二、特種陶瓷的分類按特性分：結(jié)構(gòu)陶瓷：主要利用陶瓷材料的耐高溫、耐腐蝕、耐磨損及化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定等特點(diǎn)。功能陶瓷：利用某些陶瓷材料所具有的特殊電、磁、熱、光、生物等性能。陶瓷基復(fù)合材料：通過(guò)材料設(shè)計(jì)的方法來(lái)改善單組份陶瓷的性能或取得多組份材料性能互補(bǔ)的優(yōu)勢(shì)，擴(kuò)大其應(yīng)用范圍。6二、特種陶瓷的分類按特性分：6按材質(zhì)分：氧化物陶瓷：氧化鋁、氧化鋯、氧化硅、氧化鈦、氧化鋅碳化物陶瓷：碳化硅、碳化鈦、碳化鎢氮化物陶瓷：氮化硅、氮化鋁、氮化硼硼化物陶瓷：二硼化鈦、二硼化鋯硅化物陶瓷：二硅化鉬7按材質(zhì)分：7按用途分：電子陶瓷：陶瓷電容、電阻、電感、基板、封裝用陶瓷，超導(dǎo)陶瓷、絕緣陶瓷熱陶瓷：發(fā)熱

5、陶瓷、導(dǎo)熱陶瓷、隔熱陶瓷耐磨陶瓷：陶瓷軸承、密封件、研磨體、內(nèi)襯光陶瓷：透明陶瓷、光導(dǎo)纖維、激光陶瓷敏感陶瓷：熱敏、壓敏、氣敏、光敏陶瓷核陶瓷：核燃料（氧化鈾）、核保護(hù)（含硼陶瓷）化學(xué)陶瓷：耐酸陶瓷、耐堿陶瓷、過(guò)濾、催化用陶瓷8按用途分：81、結(jié)構(gòu)陶瓷高溫結(jié)構(gòu)陶瓷：發(fā)動(dòng)機(jī)用陶瓷、高級(jí)耐火材料、噴嘴、陶瓷換熱器高硬耐磨陶瓷：陶瓷刀具、磨料磨具、陶瓷密封件、陶瓷軸承、研磨體生物結(jié)構(gòu)陶瓷：人工齒、人工骨91、結(jié)構(gòu)陶瓷高溫結(jié)構(gòu)陶瓷：發(fā)動(dòng)機(jī)用陶瓷、高級(jí)耐火材料、噴嘴、10102、功能陶瓷電子陶瓷：陶瓷電容器、壓電陶瓷、鐵電陶瓷、電介質(zhì)陶瓷、半導(dǎo)體陶瓷、超導(dǎo)陶瓷磁性陶瓷：鐵氧體、磁記錄材料、磁泡材料、永磁

6、材料光學(xué)(電)陶瓷：紅外窗口材料、光敏陶瓷、光電陶瓷、光導(dǎo)纖維112、功能陶瓷電子陶瓷：陶瓷電容器、壓電陶瓷、鐵電陶瓷、電介質(zhì)陶瓷傳感器：熱敏陶瓷、壓敏陶瓷、濕敏陶瓷、氣敏陶瓷、光敏陶瓷能源陶瓷：核反應(yīng)堆用陶瓷、太陽(yáng)能材料、紅外輻射陶瓷、隔熱保溫材料化學(xué)陶瓷：催化劑載體、分子篩、耐酸陶瓷生物陶瓷：生物活性陶瓷、人工心臟12陶瓷傳感器：熱敏陶瓷、壓敏陶瓷、濕敏陶瓷、氣敏陶瓷、光敏陶瓷多層電子封裝13多層電子封裝13電子陶瓷片式器件（電容、電感、電阻）14電子陶瓷片式器件（電容、電感、電阻）143、陶瓷基復(fù)合材料顆粒彌散強(qiáng)化：SiCp/Si3N4, ZrO2p/Al2O3晶須強(qiáng)化：SiCw/Al2

7、O3纖維強(qiáng)化：Cf/SiC, Cf/C復(fù)合材料應(yīng)用：陶瓷刀具，發(fā)動(dòng)機(jī)零部件，飛機(jī)剎車片，火箭噴管，航天飛機(jī)燒蝕材料153、陶瓷基復(fù)合材料顆粒彌散強(qiáng)化：SiCp/Si3N4, Zr火箭噴管C/C剎車盤16火箭噴管C/C剎車盤16 種 類 材 料 氧 化 物 系A(chǔ)l2O3，MgO，ZrO2，SiO2，BeO等非氧化物系碳 化 物SiC，TiC，B4C，WC，ZrC等氮 化 物Si3N4，AlN，BN，TiN，ZrN等硼 化 物ZrB2， TiB2， WB，LaB6等硅 化 物MoSi2氟 化 物CaF2，BaF2，MgF2硫 化 物ZnS，TiS2，MxMo6S8（M=Pb, Cu, Gd）碳和石

8、墨C表1 結(jié)構(gòu)陶瓷的分類17 種 類 分類功能陶瓷典 型 材 料主要用途電功能陶瓷絕緣陶瓷Al2O3、BeO、MgO、AlN、SiC集成電路基片、封裝陶瓷、高頻絕緣陶瓷介電陶瓷TiO2、La2Ti2O7、Ba2Ti9O20陶瓷電容器、微波陶瓷鐵電陶瓷BaTiO3、SrTiO3陶瓷電容器壓電陶瓷PZT、PT、LNN(PbBa)NaNb5O15超聲換能器、諧振器、濾波器、壓電點(diǎn)火、壓電電動(dòng)機(jī)、表面波延遲元件半導(dǎo)體陶瓷PTC(Ba-Sr-Pb)TiO3 、 NTC(Mn、Co、Ni、Fe、LaCrO3)、CTR(V2O5 )溫度補(bǔ)償和自控加熱元件等溫度傳感器、溫度補(bǔ)償器等熱傳感元件、防火災(zāi)傳感器等Z

9、nO壓敏電阻浪涌電流吸收器、噪聲消除、避雷器SiC發(fā)熱體電爐、小型電熱器等快離子導(dǎo)體陶瓷-Al2O3、ZrO2鈉-硫電池固體電介質(zhì)、氧傳感器陶瓷高溫超導(dǎo)陶瓷La-Ba-Cu-O、Y-Ba-Cu-O、Bi-Sr-Ca-Cu-O、Ti-Ba-Ca-Cu-O超導(dǎo)材料表2 功能陶瓷的分類18分類功能陶瓷典 型 材 料主要用途絕緣陶瓷Al2O3、BeO分 類 功 能 陶 瓷 典 型 材 料 主 要 用 途磁 功能 陶瓷軟磁鐵氧體Mn-Zn、Cu-Zn、Ni-Zn、Cu-Zn-Mg電視機(jī)、收錄機(jī)的磁芯，記錄磁頭、溫度傳感器，計(jì)算機(jī)電源磁芯、電波吸收體硬磁鐵氧體Ba、Sr鐵氧體鐵氧體磁石記憶用鐵氧體Li、M

10、n、Ni、Mg、Zn與鐵形成的尖晶石型計(jì)算機(jī)磁芯光功能陶瓷透明Al2O3陶瓷Al2O3高壓鈉燈透明MgO陶瓷MgO照明或特殊燈管，紅外輸出窗材料透明Y2O3-ThO2陶瓷Y2O3ThO2激光元件透明鐵電陶瓷PLZT光存儲(chǔ)元件、視頻顯示和存儲(chǔ)系統(tǒng)，光開(kāi)關(guān)、光閥等19分 類 功 能 陶 瓷 典 型 材 料 分類功能陶瓷 典 型 材 料 主 要 用 途生物及化學(xué)功能陶瓷濕敏陶瓷MgCr2O4-TiO2、ZnO-Cr2O3、Fe3O4等工業(yè)濕度檢測(cè)、烹飪控制元件氣敏陶瓷SnO2、-Fe2O3、ZrO2、TiO2、ZnO等汽車傳感器、氣體泄漏報(bào)警，各類氣體檢測(cè)載體用陶瓷堇青石瓷、Al2O3瓷、SiO2-

11、Al2O3瓷等汽車尾氣催化載體、化工用催化載體、酵素固定載體催化用陶瓷沸石、過(guò)渡金屬氧化物接觸分解反應(yīng)催化、排氣凈化催化生物陶瓷Al2O3、Ca5(F、Cl)P3O12人造牙齒、關(guān)節(jié)骨等20分類功能陶瓷 典 型 材 料 主 要 用三、特種陶瓷的特性與應(yīng)用 特種陶瓷，由于不同的化學(xué)組分和顯微結(jié)構(gòu)而決定其具有不同的特殊性質(zhì)和功能，如高強(qiáng)、高硬、耐溫、耐腐、絕緣、導(dǎo)電和各種電、磁、光及生物相容性等，陶瓷材料的這些性能，可以廣泛用于機(jī)械、電子、宇航、醫(yī)學(xué)工程等各個(gè)方面，成為近代尖端科學(xué)技術(shù)的重要組成部分。 特種陶瓷的主要特性和應(yīng)用見(jiàn)表3。21三、特種陶瓷的特性與應(yīng)用21領(lǐng)域 特 性 應(yīng) 用光、電、磁學(xué)

12、功能領(lǐng)域電子陶瓷高絕緣性集成電路組件，集成電路襯底，散熱性絕緣襯底鐵電性、介電性圖像存儲(chǔ)元件，電光偏振光元件，高容量電容器壓電性振子，點(diǎn)火元件，濾波器，壓電變壓器，超聲波元件，電子引燃器，彈性表面波元件，電子鐘表熱電性紅外檢測(cè)元件，自計(jì)式溫度計(jì)，探測(cè)器，新型武器電子放射性陰極射線管電子槍熱陰極，熱電子裝置，電子顯微鏡，電子束焊機(jī)，超大規(guī)模集成電路電子束繪畫(huà)儀半導(dǎo)性、傳感性電阻發(fā)熱體（高溫電爐），濕度傳感器，熱敏電阻（溫度控制器），壓力傳感器，穩(wěn)壓元件（非線性電阻），自控系統(tǒng)電阻發(fā)熱元件（電子恒溫器，被褥干燥器，頭發(fā)干燥器），氣體傳感器（氣體泄漏報(bào)警器）離子導(dǎo)電性氧量傳感器（汽車發(fā)動(dòng)機(jī)空氣燃料比

13、控制器），高爐的控制，鈉硫電池（功率平衡用）表3 特種陶瓷的特性與應(yīng)用22領(lǐng)域 特 性 領(lǐng) 域 特 性 應(yīng) 用光、電、磁學(xué)功能領(lǐng)域光電陶瓷熒光性熒光體，彩色電視顯像管材料偏振光性電光偏振光元件光電性光電變換元件光陶瓷透光性耐高溫耐蝕透光性（高壓鈉燈燈管），窯爐觀察窗，原子能反應(yīng)堆窗口，半導(dǎo)性透可見(jiàn)光性（光改變色玻璃）光反射性耐高溫金屬特性反射紅外性透過(guò)可見(jiàn)光，反射紅外線特性（節(jié)能型窗玻璃）導(dǎo)光性通信用光纖，光通信光纜，胃攝像機(jī)，光能傳輸纖維磁性陶 瓷軟磁性、硬磁性電腦存儲(chǔ)元件，變壓器磁芯，磁帶，磁盤，橡膠磁鐵，立體聲拾音器，磁頭，現(xiàn)金支付信用卡，冷藏庫(kù)氣密磁門23 領(lǐng) 域 特 性 領(lǐng) 域 特

14、性 應(yīng) 用熱學(xué)功能領(lǐng)域傳熱性集成電路絕緣（散熱）襯底絕熱性耐熱絕熱體，輕質(zhì)絕熱體，不燃壁材，節(jié)能型爐耐高溫性耐高溫結(jié)構(gòu)材料，高溫爐，核聚變反應(yīng)堆材料，原子能反應(yīng)堆材料機(jī)械功能領(lǐng)域高強(qiáng)度、耐磨性、非膨脹收縮性超高精度全陶瓷車床，機(jī)床，測(cè)量機(jī)械，拉絲模高強(qiáng)度、耐高溫性高性能高效汽車發(fā)動(dòng)機(jī)，燃?xì)廨啓C(jī)葉片，柴油機(jī)，Sterling發(fā)動(dòng)機(jī)，航天飛機(jī)表面瓦高比強(qiáng)度性汽車零件，人造衛(wèi)星機(jī)體，火箭機(jī)體，飛機(jī)機(jī)體高模量高爾夫球棒，長(zhǎng)柄，網(wǎng)球拍，撐桿跳高撐桿，釣魚(yú)竿，各種彈簧材料超硬性研磨材料，切削工具，磨削材料潤(rùn)滑性軸承材料，高溫潤(rùn)滑材料生物化學(xué)功能領(lǐng)域骨親和性人工骨，人造牙根，人造關(guān)節(jié)載體性固定酶載體，催化劑

15、載體，生物化學(xué)反應(yīng)控制裝置耐蝕性理化儀器，化工陶瓷，化學(xué)裝置內(nèi)襯，原子能有關(guān)材料催化性水煤氣反應(yīng)催化劑，耐熱催化劑，化學(xué)用催化劑24領(lǐng) 域 特 性 四、特種陶瓷與傳統(tǒng)陶瓷的區(qū)別1、原料在原料上，突破了傳統(tǒng)陶瓷以粘土為主要原料的界限，代之以“高度精選的原料”。2、成分在成分上，傳統(tǒng)陶瓷的組成主要由粘土的組成決定，所以不同產(chǎn)地的陶瓷有不同的質(zhì)地。特種陶瓷的原料一般是純化合物，因此其成分由人工配比而非由原料產(chǎn)地決定。25四、特種陶瓷與傳統(tǒng)陶瓷的區(qū)別1、原料253、制備工藝傳統(tǒng)陶瓷：以窯爐為主要生產(chǎn)手段。特種陶瓷：廣泛采用諸如真空燒結(jié)，保護(hù)氣氛燒結(jié)，熱壓、熱等靜壓等先進(jìn)手段。4、性能與傳統(tǒng)陶瓷相比，特

16、種陶瓷具有不同的特殊性能，如高強(qiáng)度、高硬度、耐酸蝕以及在磁、電、光、聲、生物工程等各方面具有特殊性能。263、制備工藝26五、國(guó)外特種陶瓷研究動(dòng)向 國(guó)外特種陶瓷的開(kāi)發(fā)研究始于20世紀(jì)的20年代，據(jù)報(bào)道，1924年德國(guó)科學(xué)家魯夫在2000 左右成功地?zé)屏艘粔K潔白如玉、堅(jiān)硬的陶瓷世界上第一塊純氧化鋁陶瓷。其硬度在當(dāng)時(shí)僅次于金剛石，機(jī)械強(qiáng)度、耐化學(xué)腐蝕性、電絕緣性等性能均非常好。它的誕生標(biāo)志著特種陶瓷新時(shí)代的開(kāi)始。27五、國(guó)外特種陶瓷研究動(dòng)向27據(jù)有關(guān)統(tǒng)計(jì)資料顯示：2006年，全球使用特種陶瓷的量達(dá)800多億美元，且平均每年以15%-20%的速度增長(zhǎng)。據(jù)預(yù)測(cè)，到2010年，世界特種陶瓷市場(chǎng)的銷售額

17、可望達(dá)到1500億美元左右。美國(guó)與日本在特種陶瓷方面的研究與開(kāi)發(fā)遙遙領(lǐng)先于世界上其他國(guó)家，其特種陶瓷的銷售量也逐年增加。 據(jù)有關(guān)媒體報(bào)道的統(tǒng)計(jì)資料顯示：1980年美國(guó)特種陶瓷市場(chǎng)規(guī)模僅為5.56億美元，1990年達(dá)到了21.96億美元，2000年高達(dá)51.25億美元。20年間增長(zhǎng)了近10倍。日本的特種陶瓷市場(chǎng)同樣得到了飛速發(fā)展，1980年為6950億日元，1990年達(dá)25263億日元，2000年高達(dá)61261億日元，20年間增長(zhǎng)了近9倍。28據(jù)有關(guān)統(tǒng)計(jì)資料顯示：2006年，全球使用特種陶瓷的量達(dá)800 表4 美國(guó)特種陶瓷市場(chǎng)規(guī)模 單位：百萬(wàn)美元產(chǎn)品類型1980年1985年1990年2000年電

18、子陶瓷534170819903485切削刀具35160耐磨零件2045180540發(fā)動(dòng)機(jī)零件2156840生物陶瓷1030其 它21570合 計(jì)55617742196512529 表4 美國(guó)特種陶瓷市場(chǎng)規(guī)模 表5 日本特種陶瓷市場(chǎng)規(guī)模 單位：億日元產(chǎn)品類型1983年1985年1990年1995年2000年電磁陶瓷57378586168982626537669機(jī)械陶瓷390580102016452082熱陶瓷266468277162359019生化陶瓷298437191229203959光陶瓷173229167246926342核陶瓷8617599014892190總 計(jì)695010475252

19、63432466126130表5 日本特種陶瓷市場(chǎng)規(guī)模 日本發(fā)展特種陶瓷的戰(zhàn)略步驟是首先開(kāi)發(fā)制造日用生產(chǎn)用品和某些發(fā)熱元件，如陶瓷剪刀、陶瓷加熱器、陶瓷手術(shù)刀、人造陶瓷關(guān)節(jié)及陶瓷滾珠圓珠筆等，這些產(chǎn)品在印尼、泰國(guó)、新加坡和馬來(lái)西亞很受歡迎。在積累了一定的特種陶瓷生產(chǎn)工藝、掌握了特種陶瓷生產(chǎn)技術(shù)的基礎(chǔ)上，日本開(kāi)始研究開(kāi)發(fā)高級(jí)技術(shù)陶瓷及精密陶瓷元件。如日立公司采用的陶瓷薄膜磁頭，既降低了產(chǎn)品的生產(chǎn)成本，又提高了磁頭的錄音、演奏與消磁性能。隨即向市場(chǎng)投放陶瓷光盤，到2000年陶瓷光盤的銷售額已達(dá)到10億美元，并成功地打入了東南亞、西歐和美國(guó)市場(chǎng)。31日本發(fā)展特種陶瓷的戰(zhàn)略步驟是首先開(kāi)發(fā)制造日用生產(chǎn)用

20、品和某些發(fā)目前，日本是全球特種陶瓷的第一生產(chǎn)大國(guó)，從事陶瓷開(kāi)發(fā)生產(chǎn)的公司有500多家，在電子陶瓷、光導(dǎo)纖維、高韌性陶瓷等精細(xì)陶瓷材料與陶瓷元器件等方面，日本均處于領(lǐng)先地位。3232美國(guó)為世界特種陶瓷的第二生產(chǎn)大國(guó)，從事特種陶瓷生產(chǎn)的公司有 300多家，其中從事高溫結(jié)構(gòu)陶瓷研發(fā)、生產(chǎn)和應(yīng)用的公司在30-40家之間，年均高技術(shù)陶瓷研發(fā)投入達(dá)12億美元。為了提高航空發(fā)動(dòng)機(jī)的推重比和降低燃料消耗，美國(guó)制定了先進(jìn)高溫?zé)釞C(jī)材料計(jì)劃、先進(jìn)渦輪技術(shù)應(yīng)用計(jì)劃、國(guó)家宇航計(jì)劃和國(guó)防關(guān)鍵技術(shù)計(jì)劃，把高溫結(jié)構(gòu)陶瓷及其復(fù)合材料作為重點(diǎn)研究對(duì)象。目前美國(guó)格魯曼公司正在研究大氣層超音速飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)用陶瓷材料進(jìn)氣口、燃燒室和噴管

21、等部件。33美國(guó)為世界特種陶瓷的第二生產(chǎn)大國(guó)，從事特種陶瓷生產(chǎn)的公司有 六、國(guó)內(nèi)特種陶瓷發(fā)展現(xiàn)狀我國(guó)的特種陶瓷是五六十年代為支撐我國(guó)“兩彈一星”的研制而發(fā)展起來(lái)的。通過(guò)國(guó)家從“六五”到“十五”的科技攻關(guān)，以及“863”計(jì)劃、“973”計(jì)劃的重點(diǎn)支持，特種陶瓷從研究開(kāi)發(fā)到應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)化都取得了很大的進(jìn)展。經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展，陶瓷基片、陶瓷電容器、陶瓷濾波器、壓電陶瓷、敏感陶瓷、磁性陶瓷、絕緣陶瓷、泡沫陶瓷等等，都已實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化。目前特種陶瓷已形成了一個(gè)具有相當(dāng)規(guī)模的新材料產(chǎn)業(yè)。據(jù)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局?jǐn)?shù)據(jù)顯示，截止2006年，我國(guó)共有規(guī)模以上特種陶瓷制造企業(yè)397家，實(shí)現(xiàn)工業(yè)總產(chǎn)值185億元，其中從事功能陶瓷的

22、單位占70%，從事結(jié)構(gòu)陶瓷的單位占30%，主要分布在山東、江蘇、湖南、江西、遼寧、福建、上海、廣東等省市。專家預(yù)計(jì)，2010年我國(guó)特種陶瓷產(chǎn)值將達(dá)到400億元，市場(chǎng)需求巨大。34六、國(guó)內(nèi)特種陶瓷發(fā)展現(xiàn)狀據(jù)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局?jǐn)?shù)據(jù)顯示，截止2006年1.深圳：深圳市南玻結(jié)構(gòu)陶瓷有限公司2.佛山：佛山陶瓷研究所3.婁底：1）新化鑫星電子陶瓷有限公司 2）婁底安地亞斯陶瓷有限公司4.長(zhǎng)沙：湖南精城特種陶瓷有限公司351.深圳：深圳市南玻結(jié)構(gòu)陶瓷有限公司351.深圳市南玻結(jié)構(gòu)陶瓷有限公司一、公司簡(jiǎn)介成立于1991年，是一家致力于結(jié)構(gòu)陶瓷材料研究、開(kāi)發(fā)與應(yīng)用的高新技術(shù)企業(yè)，為上市公司中國(guó)南玻集團(tuán)股份有限公司的全資

23、子公司。目前已是國(guó)內(nèi)大規(guī)模穩(wěn)定地生產(chǎn)氧化鋯陶瓷專業(yè)企業(yè)。產(chǎn)品包括氧化鋯粉、氧化鋯磨介、氧化鋯推剪和陶瓷閥門等產(chǎn)品，覆蓋石油、化工、機(jī)械、電子、醫(yī)藥、食品等十幾個(gè)行業(yè)，其中陶瓷閥門、氧化鋯磨介等多項(xiàng)產(chǎn)品榮獲深圳市科技進(jìn)步獎(jiǎng)、國(guó)家級(jí)新產(chǎn)品稱號(hào)，多個(gè)產(chǎn)品擁有國(guó)家專利。系列產(chǎn)品被中國(guó)國(guó)際貿(mào)易促進(jìn)委員會(huì)列為向歐盟市場(chǎng)推薦產(chǎn)品。1995年，深圳市南玻結(jié)構(gòu)陶瓷有限公司取得德國(guó)TUV認(rèn)證機(jī)構(gòu)頒發(fā)的ISO9001證書(shū),2003年公司又通過(guò)了SGS的認(rèn)證,取得了ISO9001:2000證書(shū)。完善的管理體系和嚴(yán)格的質(zhì)量控制，確保了公司每一產(chǎn)品的完美品質(zhì)。 361.深圳市南玻結(jié)構(gòu)陶瓷有限公司一、公司簡(jiǎn)介361.深圳市

24、南玻結(jié)構(gòu)陶瓷有限公司二、公司產(chǎn)品磨介 球閥 陶瓷手表配件（表鏈、表殼 ） 371.深圳市南玻結(jié)構(gòu)陶瓷有限公司二、公司產(chǎn)品磨介 球閥 陶瓷手1.深圳市南玻結(jié)構(gòu)陶瓷有限公司推剪刀片：為美發(fā)推剪、美容鼻毛剪、體毛剪、修眉刀、胡須刀、修羊毛刀、寵物剪毛刀之重要部件 。陶瓷刀：陶瓷餐刀采用號(hào)稱陶瓷鋼的氧化鋯陶瓷材料精制而成，用于現(xiàn)代廚房，具有一系列金屬刀無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn) 381.深圳市南玻結(jié)構(gòu)陶瓷有限公司推剪刀片：為美發(fā)推剪、美容鼻毛1.深圳市南玻結(jié)構(gòu)陶瓷有限公司各類異形陶瓷件 陶瓷標(biāo)準(zhǔn)塊 陶瓷柱塞 分選盤、編帶盤 陶瓷拉線輪 陶瓷軸承 391.深圳市南玻結(jié)構(gòu)陶瓷有限公司各類異形陶瓷件 陶瓷標(biāo)準(zhǔn)塊 陶1.

25、深圳市南玻結(jié)構(gòu)陶瓷有限公司陶瓷研磨罐 磨機(jī)配件：電子漿料、陶瓷粉末、磁性材料、電池原料、稀土材料、非金屬礦等的研磨工藝中 陶瓷軋輥 流體控制用配件鋯寶石401.深圳市南玻結(jié)構(gòu)陶瓷有限公司陶瓷研磨罐 磨機(jī)配件：電子漿料1.深圳市南玻結(jié)構(gòu)陶瓷有限公司三、發(fā)展歷程1、1993年9月26日“塊式陶瓷球閥”申請(qǐng)實(shí)用新型專利證書(shū)成功。2、1993年10月10日“陶瓷球閥”申請(qǐng)實(shí)用新型專利證書(shū)成功。3、1993年6月8日“陶瓷球閥”榮獲廣東省重大科學(xué)技術(shù)研究成果登記證書(shū)。4、1995年5月16日“高強(qiáng)度特種陶瓷球閥的開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)”獲得深圳市高新技術(shù)項(xiàng)目認(rèn)定書(shū)。5、1995年5月“高性能特種陶瓷球閥”榮獲國(guó)家級(jí)

26、新產(chǎn)品證書(shū)。6、1996年1月8日通過(guò)TUV認(rèn)證，并獲得證書(shū)。7、1996年2月11日“防脫落型陶瓷柱塞”申請(qǐng)實(shí)用新型專利證書(shū)成功。8、1998年7月1日被評(píng)為高新技術(shù)企業(yè)，獲得深圳市高新技術(shù)企業(yè)證書(shū)。9、1998年11月“高性能氧化鋯陶瓷磨介”榮獲國(guó)家重點(diǎn)新產(chǎn)品證書(shū)。10、1999年5月10日“陶瓷凡爾（閥球、閥座）”獲得科學(xué)技術(shù)成果鑒定證書(shū)。411.深圳市南玻結(jié)構(gòu)陶瓷有限公司三、發(fā)展歷程411.深圳市南玻結(jié)構(gòu)陶瓷有限公司11、1999年10月30日“增韌氧化結(jié)構(gòu)陶瓷”被法國(guó)科技質(zhì)量監(jiān)督評(píng)價(jià)委員會(huì)推薦為高質(zhì)量科技產(chǎn)品，獲得榮譽(yù)證書(shū)。12、1999年12月10日“超性能陶瓷球閥”、“高性能陶瓷

27、磨介”分別獲得科技進(jìn)步獎(jiǎng)。13、2002年8月“閥球、閥座”獲得廣東省重點(diǎn)新產(chǎn)品證書(shū)。14、2003年9月公司質(zhì)量管理體系一次通過(guò)SGS認(rèn)證機(jī)構(gòu)的現(xiàn)場(chǎng)認(rèn)證審核。15、2004年7月向南山區(qū)科技局申報(bào)“納米氧化鋯的制備新工藝”科技項(xiàng)目成功。16、2004年以來(lái)，公司銷售額、利潤(rùn)創(chuàng)歷史新高。17、2006年8月通過(guò)SGS認(rèn)證機(jī)構(gòu)的重新認(rèn)證審核。421.深圳市南玻結(jié)構(gòu)陶瓷有限公司11、1999年10月30日“2.佛山陶瓷研究所一、公司簡(jiǎn)介 佛山市陶瓷研究所始建于1958年，總部座落在著名的南國(guó)陶都廣東省佛山市禪城區(qū)石灣，是一家集科研開(kāi)發(fā)、技術(shù)成果轉(zhuǎn)化、技術(shù)服務(wù)及科技期刊出版為一體的廣東省首批綜合型高

28、新技術(shù)企業(yè)。不斷開(kāi)發(fā)出滿足陶瓷市場(chǎng)需求的新產(chǎn)品，并把科技成果成功孵化和推向市場(chǎng)，進(jìn)而創(chuàng)建了以佛山市陶瓷研究所為母體，簇?fù)?大成員、極富競(jìng)爭(zhēng)力的金剛企業(yè)。 432.佛山陶瓷研究所一、公司簡(jiǎn)介432.佛山陶瓷研究所 金剛企業(yè)依托佛山市陶瓷研究所，持續(xù)發(fā)展、壯大，擁有一支高素質(zhì)的科技研發(fā)、管理人員隊(duì)伍和一大批經(jīng)驗(yàn)豐富的生產(chǎn)工人；擁有數(shù)十項(xiàng)發(fā)明專利、實(shí)用新型專利；擁有廣東南海、廣東順德、山東臨沂三大金剛輥棒生產(chǎn)基地；擁有廣東順德、山東鄒平兩大金剛耐火材料和金剛球石生產(chǎn)基地；擁有禪城金剛泡沫陶瓷和精細(xì)陶瓷生產(chǎn)基地；擁有大型特種陶瓷和新材料中試孵化基地，國(guó)家級(jí)工程陶瓷技術(shù)中心，廣東省最大的陶瓷材料分析檢測(cè)

29、中心，以及為陶瓷企業(yè)提供科技交流信息服務(wù)的佛山陶瓷雜志。442.佛山陶瓷研究所 金剛企業(yè)依托佛山市陶瓷研究2.佛山陶瓷研究所 金剛企業(yè)憑借堅(jiān)實(shí)的技術(shù)根基創(chuàng)造了光彩奪目的企業(yè)輝煌，開(kāi)發(fā)出金剛牌陶瓷輥棒、輥棒涂料、耐火材料、高鋁球石、泡沫陶瓷、無(wú)機(jī)陶瓷膜管、精細(xì)陶瓷、磚底涂料、坯體增強(qiáng)劑、煅燒高嶺土、羧甲基纖維素等系列陶瓷和相關(guān)產(chǎn)品，占有國(guó)內(nèi)市場(chǎng)巨大份額，成功搶灘國(guó)際市場(chǎng)，產(chǎn)品出口到包括西班牙、土耳其、印度、墨西哥等20多個(gè)國(guó)家。 金剛企業(yè)主導(dǎo)產(chǎn)品“金剛牌”陶瓷輥棒，采用發(fā)明專利冷等靜壓技術(shù)生產(chǎn)的高檔工業(yè)陶瓷制品，廣泛應(yīng)用于建筑陶瓷、日用陶瓷等工業(yè)窯爐中。金剛輥棒產(chǎn)銷量位居世界前列，榮膺行業(yè)唯一上

30、榜的“中國(guó)陶瓷行業(yè)名牌產(chǎn)品”稱號(hào)。452.佛山陶瓷研究所 金剛企業(yè)憑借堅(jiān)實(shí)的技術(shù)根2.佛山陶瓷研究所二、公司產(chǎn)品SF90型碳化硅棍棒 VF95 型中溫陶瓷輥棒 VJ95 急冷帶抗彎陶瓷輥棒 GF98超高溫陶瓷輥棒 462.佛山陶瓷研究所二、公司產(chǎn)品SF90型碳化硅棍棒 VF952.佛山陶瓷研究所泡沫陶瓷過(guò)濾材料 莫來(lái)石輕質(zhì)磚 燒嘴磚 氧化鋁襯板、襯片及異型件 耐磨氧化鋁瓷球和襯磚 高速高鋁球磨罐 472.佛山陶瓷研究所泡沫陶瓷過(guò)濾材料 莫來(lái)石輕質(zhì)磚 燒嘴磚 氧2.佛山陶瓷研究所無(wú)機(jī)陶瓷膜管 耐火瓷件 坩堝、匣缽 口罩模 482.佛山陶瓷研究所無(wú)機(jī)陶瓷膜管 耐火瓷件 坩堝、匣缽 口罩模七、國(guó)內(nèi)外

31、主要差距根據(jù)上述國(guó)內(nèi)外特種陶瓷的現(xiàn)狀，我們的主要差距表現(xiàn)如下：（1）生產(chǎn)能力的差距：全世界特陶產(chǎn)值約300億美元，而國(guó)內(nèi)生產(chǎn)產(chǎn)值估計(jì)僅100-150億元人民幣，僅占國(guó)際特陶市場(chǎng)產(chǎn)值的4%-6%，完全不能滿足國(guó)內(nèi)各工業(yè)部門對(duì)它的要求，發(fā)展?jié)摿薮蟆?9七、國(guó)內(nèi)外主要差距49(2)生產(chǎn)規(guī)模上差距：國(guó)際上1993年超億美元銷售額的工廠就有22家(現(xiàn)有上百家)而國(guó)內(nèi)僅有幾家可以與它們相比，絕大部分都是中小企業(yè)，分散經(jīng)營(yíng)，水平不高，缺競(jìng)爭(zhēng)力。(3)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)上差距：經(jīng)過(guò)十多年的攻關(guān)，特陶產(chǎn)品的品種有了較大的擴(kuò)展，不僅有高溫結(jié)構(gòu)部件，各種耐磨部件，精密窯具和陶瓷軸承球，刀具等高科技新產(chǎn)品，而且功能陶瓷的品種

32、也有所增加。雖然在主要材質(zhì)品種與國(guó)外相近，但與國(guó)外新產(chǎn)品相比，差距較大，國(guó)外這幾年特陶發(fā)展有賴于電子、通訊和膜分離技術(shù)的進(jìn)步，而我國(guó)這方面技術(shù)相對(duì)落后，國(guó)外已經(jīng)應(yīng)用比較成熟的新產(chǎn)品，如汽車、飛船、化工等方面特陶新產(chǎn)品，而我國(guó)正處在開(kāi)發(fā)階段，所以不能全部滿足各工業(yè)部門的需要。50(2)生產(chǎn)規(guī)模上差距：國(guó)際上1993年超億美元銷售額的工廠就 (4)技術(shù)水平上的差距：特種陶瓷經(jīng)過(guò)10多年的努力，在材料性能，小型的工藝裝置可與國(guó)外相比，但產(chǎn)業(yè)化后的性能就不能完全達(dá)到實(shí)驗(yàn)室水平，主要是缺少大型特殊的工藝裝備、生產(chǎn)控制手段也不夠理想等。中試手段和相應(yīng)的技術(shù)水平也跟不上要求。51 (4)技術(shù)水平上的差距：特

33、種陶瓷經(jīng)過(guò)10多年的努(5)產(chǎn)業(yè)化推進(jìn)水平方面差距：鑒于我國(guó)工業(yè)基礎(chǔ)與國(guó)外差距較大，特陶生產(chǎn)企業(yè)比較分散，技術(shù)力量也不集中，缺少原始性創(chuàng)新的成果，因此給特陶產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程，設(shè)置了障礙。因此，如何能統(tǒng)籌特陶的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程，做好知識(shí)產(chǎn)權(quán)的保護(hù)，處理好產(chǎn)-學(xué)-研的關(guān)系，是當(dāng)前產(chǎn)業(yè)化推進(jìn)中必須解決的關(guān)鍵，只有如此才能加快我國(guó)特陶產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。52(5)產(chǎn)業(yè)化推進(jìn)水平方面差距：鑒于我國(guó)工業(yè)基礎(chǔ)與國(guó)外差距較大八、特種陶瓷產(chǎn)品的發(fā)展趨勢(shì) 在未來(lái)十年內(nèi)，特種陶瓷的發(fā)展?fàn)顩r將仍以功能陶瓷為主軸，同時(shí)帶動(dòng)結(jié)構(gòu)陶瓷的發(fā)展。隨著能源開(kāi)發(fā)、空間技術(shù)、電子技術(shù)、激光技術(shù)、光電子技術(shù)、紅外技術(shù)、傳感技術(shù)等新技術(shù)的發(fā)展，對(duì)材料的結(jié)構(gòu)

34、和功能特性將提出越來(lái)越高要求，開(kāi)發(fā)和有效利用高性能、多功能材料引人矚目。 陶瓷材料具有從脆性到超塑性、從絕緣到超導(dǎo)、從隔熱到導(dǎo)熱、從柔軟到超硬以及耐高溫、耐腐蝕、質(zhì)量輕等特點(diǎn)，其性能變化范圍之大、材料組成之多是金屬材料和有機(jī)高分子材料無(wú)法相比，因而成為新材料的發(fā)展重心。如今，在新材料世界里，陶瓷材料與金屬材料、有機(jī)高分子材料形成三足鼎立之勢(shì)，同時(shí)它們又互相復(fù)合，取長(zhǎng)補(bǔ)短，成為推動(dòng)科學(xué)技術(shù)發(fā)展和人類社會(huì)進(jìn)步的物質(zhì)基礎(chǔ)。53八、特種陶瓷產(chǎn)品的發(fā)展趨勢(shì)53特種陶瓷雖然發(fā)展很快，但在相關(guān)技術(shù)上還有待完善和提升。為了更好地推動(dòng)特種陶瓷的研發(fā)和應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)商品化生產(chǎn)，今后的研究與開(kāi)發(fā)重點(diǎn)主要是：(1)高純超

35、細(xì)粉末原料的產(chǎn)業(yè)化制備技術(shù)和產(chǎn)品的系列化、標(biāo)準(zhǔn)化。(2)高性能陶瓷的特殊成型、燒結(jié)、精密加工技術(shù)研究。(3)特種陶瓷基礎(chǔ)技術(shù)的研究，包括材料設(shè)計(jì)、模擬仿真、燒結(jié)機(jī)理、檢測(cè)技術(shù)等。54特種陶瓷雖然發(fā)展很快，但在相關(guān)技術(shù)上還有待完善和提升。為了更(9)陶瓷與陶瓷或陶瓷纖維與其它材料的復(fù)合技術(shù)研究。(4)特種陶瓷的薄膜化或非晶化技術(shù)研究。(5)新型功能陶瓷包括敏感陶瓷、疊層陶瓷、生物陶瓷與超導(dǎo)陶瓷的研究。(6)陶瓷的纖維化技術(shù)以及纖維增強(qiáng)陶瓷基復(fù)合材料的制備技術(shù)和連續(xù)化工藝裝備研究。(7)高性能工程陶瓷：包括陶瓷發(fā)動(dòng)機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)、高溫密封閥、軸承、泵、風(fēng)機(jī)、煉鋼軋輥、噴管等的研制。(8)多孔陶瓷特別

36、是用于熔融金屬過(guò)濾和高溫粉塵、廢氣處理的泡沫陶瓷研制。55(9)陶瓷與陶瓷或陶瓷纖維與其它材料的復(fù)合技術(shù)研究。(4)特第一章 氧化物陶瓷本章主要內(nèi)容:第一節(jié) 氧化鋁陶瓷 第二節(jié) 氧化鎂陶瓷第三節(jié) 氧化鈹陶瓷第四節(jié) 氧化鋯陶瓷第二篇 高溫結(jié)構(gòu)陶瓷56第一章 氧化物陶瓷第二篇 高溫結(jié)構(gòu)陶瓷56第一節(jié) 氧化鋁陶瓷 一、Al2O3陶瓷類型 二、Al2O3的晶型 三、Al2O3原料的制備 四、Al2O3的預(yù)燒 五、Al2O3陶瓷的生產(chǎn)工藝 六、 Al2O3陶瓷的后加工處理 七、 Al2O3陶瓷的性能與應(yīng)用57第一節(jié) 氧化鋁陶瓷57一、 Al2O3陶瓷類型 氧化鋁陶瓷（alumina ceramics ）

37、是一種以-Al2O3為主晶相的陶瓷材料，其Al2O3含量一般在7599.9%之間。通常以配料中Al2O3的含量來(lái)分類。根據(jù)Al2O3含量不同，習(xí)慣上稱為75瓷、80瓷、85瓷、90瓷、92瓷、95瓷、99瓷等。58一、 Al2O3陶瓷類型58二、 Al2O3的晶型Al2O3具有多種晶體結(jié)構(gòu)，大部分是由氫氧化鋁脫水轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定結(jié)構(gòu)的-Al2O3時(shí)所生成的中間相。它們的結(jié)構(gòu)是不完整的，在高溫下是不穩(wěn)定的，最后都轉(zhuǎn)變成-Al2O3。據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道，已有、 、 、 、 、及無(wú)定型氧化鋁等12種。但最為常見(jiàn)的有三種，即-Al2O3、-Al2O3和-Al2O3。59二、 Al2O3的晶型596060(1) -A

38、l2O3-Al2O3是氧化鋁的低溫形態(tài)，由制備工業(yè)氧化鋁的中間產(chǎn)物氫氧化鋁經(jīng)鍛燒而得。其結(jié)構(gòu)疏松，易于吸水，且能被酸堿溶解，性能不穩(wěn)定，不適于直接用來(lái)生產(chǎn)氧化鋁陶瓷。尖晶石結(jié)構(gòu)，密度低，高溫不穩(wěn)定，很少單獨(dú)制成材料。通過(guò)采用適當(dāng)?shù)奶砑觿?duì)-Al2O3進(jìn)行高溫鍛燒，使-Al2O3不可逆轉(zhuǎn)的變?yōu)?Al2O3 (950 1500)，此過(guò)程伴隨著14.3%的體積收縮，使用鍛燒收縮后得到的-Al2O3生產(chǎn)氧化鋁陶瓷，有利于產(chǎn)品尺寸的控制和減少產(chǎn)品的開(kāi)裂。61(1) -Al2O361(2) -Al2O3-Al2O3實(shí)際上不是氧化鋁的變體，而是一種含堿金屬(或堿土金屬)的鋁酸鹽(其通式為 R2O11Al2O

39、3，或 RO6Al2O3)。-Al2O3是一種不穩(wěn)定的化合物，加熱時(shí)，會(huì)分解生成Na2O(或RO)和-Al2O3，Na2O則揮發(fā)逸出，其分解溫度取決于高溫鍛燒時(shí)的氣氛和壓力。在空氣或氫氣中1200便開(kāi)始分解，超過(guò)1 650則劇烈揮發(fā)。由于-Al2O3的結(jié)構(gòu)具有明顯的離子導(dǎo)電能力和松弛極化現(xiàn)象，介質(zhì)損耗大，電絕緣性能差，在制造無(wú)線電陶瓷時(shí)不允許-Al2O3的存在。62(2) -Al2O362(3)-Al2O3屬三方柱狀晶體，晶體結(jié)構(gòu)中氧離子形成六方最緊密堆積，鋁離子則在6個(gè)氧離子圍成的八面體中心。有天然剛玉、紅寶石、藍(lán)寶石等礦物。由于-Al2O3具有熔點(diǎn)高，硬度大，耐化學(xué)腐蝕，優(yōu)良的介電性，是氧

40、化鋁各種形態(tài)中最穩(wěn)定的晶型，也是自然界中惟一存在的氧化鋁的晶型。用-Al2O3為原料制備的氧化鋁陶瓷材料，其機(jī)械性能、高溫性能、介電性能及耐化學(xué)腐蝕性能都是非常優(yōu)異的。63(3)-Al2O363氧化鋁結(jié)構(gòu)圖64氧化鋁結(jié)構(gòu)圖64藍(lán)寶石 藍(lán)色的藍(lán)寶石，是由于其中混有少量鈦（Ti）和鐵（Fe）雜質(zhì)所致； 65藍(lán)寶石 藍(lán)色的藍(lán)寶石，是由于其中混有少量鈦（Ti）和紅寶石紅色來(lái)自鉻(Cr) 66紅寶石紅色來(lái)自鉻(Cr) 66三、 Al2O3原料的制備 一般應(yīng)用于陶瓷工業(yè)的氧化鋁主要有兩大類，一類是工業(yè)氧化鋁，另一類是電熔剛玉。67三、 Al2O3原料的制備671. 工業(yè)氧化鋁工業(yè)氧化鋁的制備：工業(yè)氧化鋁粉

41、是以鋁礬土（主要礦物組成為一水硬鋁石（Al2O3H2O ）、一水軟鋁石、三水鋁石等氧化鋁的水化物）為原料，用濕堿法(拜爾法)和干堿法(燒結(jié)法)制備的。工業(yè)氧化鋁其礦物成分絕大部分是-Al2O3 。NaAlO2 Al(OH)3 g- Al2O3 a- Al2O3 濕堿法： Al2O33H2O+2NaOH2NaAlO2(偏鋁酸鈉)+4H2O 燒結(jié)法： Al2O33H2O+Na2CO32NaAlO2+CO23H2O681. 工業(yè)氧化鋁NaAlO2 Al(OH)3 g- A工業(yè)氧化鋁是白色松散的結(jié)晶粉末，顆粒是由許多粒徑0.1um 的-Al2O3晶體組成的多孔球形聚集體，其空隙率約為30%，平均粒徑為

42、4070um。工業(yè)氧化鋁主要雜質(zhì)成分中，Na2O 及Fe2O3將降低氧化鋁瓷件的電性能， 因此Na2O的含量應(yīng)0.5%0.6%，F(xiàn)e2O3含量應(yīng)0.04%。另外，在電真空瓷件中，工業(yè)氧化鋁不得含有氯化物、氟化物等，因?yàn)樗鼈兡芮治g電真空裝置。69工業(yè)氧化鋁是白色松散的結(jié)晶粉末，顆粒是由許多粒徑0.1um2.電熔剛玉電熔剛玉是以工業(yè)氧化鋁或鋁土礦加碳在電弧爐內(nèi)于20002400 熔融，緩慢冷卻使晶體析晶出來(lái)，也稱人造剛玉。其Al2O3含量可達(dá)99%以上，Na2O 含量可減少至0.1%0.3%。電熔剛玉的礦物組成主要是-Al2O3 ，純正的電熔剛玉呈白色，稱為白剛玉；熔制時(shí)加入氧化鉻，可制成紅色的鉻

43、剛玉；加入氧化鋯時(shí)可制成鋯剛玉；電熔剛玉中含有TiO2則稱為鈦剛玉。這一系列的電熔剛玉由于熔點(diǎn)高、硬度大，是制造高級(jí)耐火材料以及高硬磨料磨具的優(yōu)質(zhì)原料（剛玉熔點(diǎn)為2050 ，莫氏硬度為10）。702.電熔剛玉電熔剛玉的礦物組成主要是-Al2O3 ，純正的3、無(wú)機(jī)鋁鹽熱分解法（ Al2O3超細(xì)粉的制備） a 硫酸鋁銨熱分解法： 1)液相中合成硫酸鋁銨 (NH4)SO4+Al2(SO4)2(NH4)SO4Al2(SO4)324H2O 2)多次重結(jié)晶提高純度 3)熱解法 / 溶液噴霧熱解法-Al2O3細(xì)粉 純度99.99%，粒度69nm(NH4)SO4Al2(SO4)324H2O2NH3+3SO3+

44、 Al2O3 4)高溫灼燒 -Al2O3 -Al2O3 條件：T = 1200，粒度160200nm 5)缺點(diǎn)：污染嚴(yán)重713、無(wú)機(jī)鋁鹽熱分解法（ Al2O3超細(xì)粉的制備）71 b 熱解碳酸鋁銨：3(NH4)2CO3 Al2(CO3)3 nH2O 粉體粒度0.40.5m，純度99.99% 污染較輕，制備技術(shù)要求高 c 硝酸鋁+碳酸銨復(fù)分解法： 2Al(NO3)3 + 3(NH4)2CO3 2Al(OH)3 + 6NH4NO3 + 3CO2 控制：溶液pH=5.0，T=3010C 攪拌速度810r/min，反應(yīng)t=15min72 72四、Al2O3的預(yù)燒（煅燒）1. Al2O3預(yù)燒的目的1）使-

45、Al2O3 全部轉(zhuǎn)變?yōu)?Al2O3，減少燒成收縮。由于工業(yè)Al2O3中含有-Al2O3 ，它在1200 以上將不可逆轉(zhuǎn)地轉(zhuǎn)變?yōu)?Al2O3 ，同時(shí)伴有14%左右的體積收縮。為消除這種收縮，在制坯前應(yīng)對(duì)工業(yè)Al2O3進(jìn)行預(yù)燒。2）排除Al2O3原料中的Na2O ，提高原料的純度。73四、Al2O3的預(yù)燒（煅燒）732.影響預(yù)燒質(zhì)量的因素：1）工業(yè)中預(yù)燒氧化鋁時(shí)，通常要加入適量的添加物，如H3BO4，NH4F，AlF3等，加入量一般為0.3%3%。添加物可以降低預(yù)燒溫度、促進(jìn)晶型轉(zhuǎn)化、排除Na2O等雜質(zhì)。硼酸鹽除堿效果好，氟化物可促進(jìn)晶型轉(zhuǎn)變，且收縮大、活性好。2）預(yù)燒質(zhì)量與預(yù)燒溫度有關(guān)。預(yù)燒溫度

46、偏低，則不能完全轉(zhuǎn)變成-Al2O3 ，且電性能降低；若預(yù)燒溫度過(guò)高，則粉料發(fā)生燒結(jié)，不易粉碎，且活性降低。一般情況下， Al2O3 粉體煅燒溫度控制在14001450 。3）氣氛對(duì)Al2O3的預(yù)燒質(zhì)量影響也很大。以CO+H2最好。742.影響預(yù)燒質(zhì)量的因素：74(1)染色法。由于-Al2O3結(jié)構(gòu)致密不會(huì)吸附染料，而-Al2O3是多孔的球體結(jié)構(gòu)，吸附能力強(qiáng)，因此可以通過(guò)吸附染料的多少來(lái)判斷轉(zhuǎn)化的程度。通常所用的染料有茜素、亞甲基藍(lán)等。未轉(zhuǎn)化完全的Al2O3顏色深，轉(zhuǎn)化完全的Al2O3則染色淺。這種在實(shí)際使用時(shí)簡(jiǎn)單，但是不能作定量測(cè)定。(2)光學(xué)顯微鏡法。此法是根據(jù)-Al2O3和-Al2O3具有不

47、同的折射率來(lái)判斷轉(zhuǎn)化情況，一般采用折射率為1.730的二碘甲烷作為測(cè)定折射率用油。在偏光顯微鏡下，如果測(cè)得折射率大于1.730的則屬于-Al2O3 ，相反，小于1.730則屬于-Al2O3 。3. Al2O3預(yù)燒質(zhì)量的檢查(3)密度法。對(duì)于-Al2O3和-Al2O3而言， -Al2O3密度大，接近理論密度；而-Al2O3密度小。因此，可以根據(jù)預(yù)燒后Al2O3的密度來(lái)估算-Al2O3所占的數(shù)量，從而判斷預(yù)燒質(zhì)量的好壞。75(1)染色法。由于-Al2O3結(jié)構(gòu)致密不會(huì)吸附染料，而-五、Al2O3陶瓷的生產(chǎn)工藝Al2O3的生產(chǎn)工藝，大體要經(jīng)過(guò)下面幾個(gè)主要工序：原料煅燒 磨細(xì) 配方 加粘結(jié)劑 成型 素?zé)?/p>

48、 修坯 燒結(jié) 表面處理76五、Al2O3陶瓷的生產(chǎn)工藝761. 磨細(xì)由于顆粒細(xì)度對(duì)制品性能影響很大，預(yù)燒過(guò)的Al2O3需要粉碎磨細(xì)。 Al2O3粉體顆粒越細(xì)，缺陷越多，活性也越大，可促進(jìn)燒結(jié)，制成的陶瓷強(qiáng)度也越高。制作氧化鋁陶瓷的微粉最佳粒度為0.11um，我國(guó)目前一般在 7um，這是國(guó)內(nèi)氧化鋁陶瓷質(zhì)量不如國(guó)外產(chǎn)品質(zhì)量的主要原因。細(xì)顆粒含量在一定范圍內(nèi)有利于提高氧化鋁陶瓷性能。 1）小于1um的顆粒應(yīng)為15%30%，但是當(dāng)含量大于40%時(shí)，易造成重結(jié)晶，晶體發(fā)育過(guò)大，氣孔易封閉在晶粒內(nèi)，使性能變壞。而顆粒粗又易造成難以燒結(jié)；2）當(dāng)5um顆粒含量大于10%15%時(shí)，對(duì)燒結(jié)有明顯的阻礙作用。因此，

49、大小顆粒應(yīng)合理級(jí)配。采用球磨工藝，一般有兩種方法，即濕磨和干磨。濕磨比干磨效率較高。對(duì)于干磨，需要外加添加劑，如加入13%油酸，可以防止粘結(jié)，其表面改性作用，提高球磨效率。771. 磨細(xì)細(xì)顆粒含量在一定范圍內(nèi)有利于提高氧化鋁陶瓷性能2. 混料及添加劑 由于氧化鋁陶瓷成形料是以瘠性料為主，常需要加入聚乙烯醇、石蠟等粘結(jié)劑和乙酸乙烯酯、羥甲基纖維素等塑化劑，基于親水、疏水兩種粘結(jié)劑優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)的原理，使用復(fù)合粘結(jié)劑使干燥坯體強(qiáng)度大大增加。成形前將其與原料均化，以提高粉料的成形性能和坯體強(qiáng)度。3. 生坯的干燥與素?zé)?水分及添加劑的排除易使坯體產(chǎn)生缺陷、變形甚至倒塌，所以在坯體干燥和素?zé)^(guò)程中，要嚴(yán)格控制

50、升溫速度，否則會(huì)因溫度不均勻產(chǎn)生熱應(yīng)力使坯體開(kāi)裂。如：在熱壓鑄成形坯體升溫排蠟過(guò)程中，要特別注意200600 溫區(qū)，在這個(gè)溫區(qū)，石蠟要從坯體中排除，因此升溫要緩慢，否則會(huì)造成變形和開(kāi)裂。 素?zé)臏囟忍筒荒芡耆懦渲械奶砑觿┖退郑嘏鞯膹?qiáng)度低；溫度太高會(huì)使坯體燒結(jié)難以加工處理。782. 混料及添加劑3. 生坯的干燥與素?zé)?84. 燒結(jié) 燒結(jié)是氧化鋁陶瓷生產(chǎn)中非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，它對(duì)氧化鋁陶瓷的物理化學(xué)性能均有很大的影響。影響Al2O3陶瓷燒結(jié)的因素：（1）成形方法的影響。 根據(jù)需要，選擇合適的成形方法，可獲得顯微結(jié)構(gòu)均勻、各相分布均勻的坯體，通過(guò)控制和消除成形過(guò)程中的缺陷，可有效降低燒結(jié)溫

51、度及坯體收縮率，加快致密化進(jìn)程，減少燒結(jié)制品的機(jī)加工量。794. 燒結(jié)影響Al2O3陶瓷燒結(jié)的因素：79（2）燒結(jié)制度的影響適當(dāng)提高燒結(jié)溫度，有利于擴(kuò)散和燒結(jié)的進(jìn)行，使燒結(jié)速度加快，促進(jìn)致密化。升溫速度的控制對(duì)氧化鋁陶瓷燒結(jié)是很重要的。通常，在600 以下應(yīng)緩慢，在10001500 中溫階段要嚴(yán)格控制并盡量慢一些；在1500 以上升溫速度可以加快，防止粗晶出現(xiàn)。壓力也促進(jìn)粉料間的間隙減少，擴(kuò)散距離縮小。80（2）燒結(jié)制度的影響80（3） 燒結(jié)氣氛的影響氣氛對(duì)Al2O3 陶瓷燒結(jié)影響很大，合適的氣氛有助于致密化。一般來(lái)說(shuō)，氣氛中的氧離子分壓越低，越有利于氧化鋁的燒結(jié)。在氫氣氣氛下燒結(jié)，由于氫原子半徑很小、易于擴(kuò)散而有利于消除封閉氣孔，可得到近于理論密度的燒結(jié)體。 CO-H2氣氛可以使氧化鋁晶格中的氧離子較易失去，形成空位，加速陽(yáng)離子擴(kuò)散，從而有效促進(jìn)燒結(jié)，并獲得很好的致密度，比氫氣氣氛更容易燒結(jié)。81（3） 燒結(jié)氣氛的影響81（4） 添加劑的影響由于Al2O3陶瓷坯體熔點(diǎn)高，較難燒結(jié)，若加入某種添加劑，則可