先進(jìn)陶瓷發(fā)展

        19世紀(jì)末，人類已經(jīng)成功地合成氮化硅和碳化硅，拉開了先進(jìn)陶瓷進(jìn)入現(xiàn)代科技文明的序幕，較高純度陶瓷原料的合成技術(shù)和燒結(jié)工藝初步形成。第二次世界大戰(zhàn)爆發(fā)后，為了彌補(bǔ)戰(zhàn)略物資的不足，德國考慮使用陶瓷代替鎢、鈷、鎳、銅等特殊金屬材料。為此大力開展了關(guān)于高純度耐火陶瓷，具有陶瓷和金屬的復(fù)合結(jié)構(gòu)的金屬陶瓷，以及陶瓷表面涂層等方面的研究。進(jìn)入20世紀(jì)70年代后，世界范圍的石油危機(jī)使先進(jìn)陶瓷再次受到重視。

在開發(fā)新能源和有效利用石油能源的呼聲中，相繼掀起了有關(guān)先進(jìn)陶瓷材料研究和開發(fā)的熱潮。人們希望能夠用耐高溫高強(qiáng)度陶瓷取代耐熱合金，制備具有高效率的燃?xì)廨啺l(fā)電機(jī)和汽車發(fā)動機(jī)。為此陶瓷材料的研究和應(yīng)用技術(shù)取得了很大的進(jìn)展。

 

        20世紀(jì)70年代掀起了一股世界性的先進(jìn)陶瓷熱，為滿足汽車功能多樣化的要求，世界各國的陶瓷科技工作者逐漸把更多的目光寄希望于先進(jìn)陶瓷。從初開始采用陶瓷材料制作汽車用的絕緣裝置，到生產(chǎn)火花塞的絕緣子，又?jǐn)U展到凈化排氣的氧傳感器，蜂窩型催化劑載體等。近年來，陶瓷專家們對陶瓷發(fā)動機(jī)的研制與開發(fā)產(chǎn)生了濃厚的興趣，并已取得了突破性進(jìn)展，1971年美國率先推出“脆性材料計劃”旨在研究渦輪發(fā)動機(jī)零件。裝有104個陶瓷零件的示范渦輪發(fā)動機(jī)試驗表明：渦輪進(jìn)口溫度提高200℃，功率提高30%,燃料消耗降低7%，1979年美國能源部進(jìn)一步提出了先進(jìn)燃?xì)廨啓C(jī)計劃，研制成功的AGTlOO和AGTIOI發(fā)動機(jī)，渦輪入口溫度分別達(dá)到1288℃和1371℃，在實驗室單機(jī)室溫試驗ZTA時已達(dá)到1×10s r/min的水平。

1983年美國能源部為了支持當(dāng)時正在進(jìn)行的陶瓷發(fā)動機(jī)及部件的研究和開發(fā)，制定了“陶瓷技術(shù)計劃”，1996年改為“發(fā)動機(jī)系統(tǒng)材料計劃”，經(jīng)過10年的研究，美能源部認(rèn)為結(jié)構(gòu)陶瓷的可靠性問題已經(jīng)解決，主要是昂貴的價格阻礙了它的商品化。為此，1993年又開始了一個為期5年的“熱機(jī)用低成本陶瓷計劃”。德國1974年開始實施國家科學(xué)部資助的國家計劃。

1980年底進(jìn)行室溫試驗時，轉(zhuǎn)速6.5×l04 r/min，1350℃時，轉(zhuǎn)速5×104 r/min．在奔馳2000汽車上運行了724km。日本政府1978年制定了“月光計劃”，包插磁流體發(fā)電、先進(jìn)燃?xì)廨啓C(jī)、先進(jìn)電池和儲能系統(tǒng)等項目，1981年日本又制定了“下一代工業(yè)基礎(chǔ)技術(shù)發(fā)展計劃”。特種陶瓷是其中重要的項目之一，1984年制成的全陶瓷發(fā)動機(jī)，其熱效率達(dá)48%。節(jié)約燃料50%,輸出功率提高30%，質(zhì)量減輕30%。其他國家，如英國、瑞典等都相繼參加了這場競爭。
 

        目前，美國與日本在先進(jìn)陶瓷打孔方面的研究與開發(fā)遙遙領(lǐng)先于世界上的任何國家，先進(jìn)陶瓷的銷售量逐年增加。據(jù)科眾陶瓷統(tǒng)計資料顯示：1980年美國先進(jìn)陶瓷市場規(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. 20美元。20年間增長了近lO倍。目前在美國從事電子陶瓷的公司有300多家，從事陶瓷發(fā)動機(jī)研究開發(fā)和生產(chǎn)的公司在30～40家之間。日本的先進(jìn)陶瓷市場同樣得到了飛速發(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年間增長了近9倍。日本從事陶瓷開發(fā)生產(chǎn)的公司約500家。

僅汽車特種陶瓷的專家就多達(dá)2000多名。日本發(fā)展先進(jìn)陶瓷的戰(zhàn)略步驟是首先開發(fā)制造日用生活用品和某些發(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)及陶瓷滾珠圓殊筆等。在積累了一定的先進(jìn)陶瓷生產(chǎn)工藝、掌握了先進(jìn)陶瓷生產(chǎn)技術(shù)的基礎(chǔ)上。

開始研究開發(fā)高級技術(shù)陶瓷及精密陶瓷盤元件。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。另外，在泡沫陶瓷、超塑性陶瓷、塑膠復(fù)合陶瓷、及各種精細(xì)陶瓷材料與陶瓷元件等方面，日本均處于先進(jìn)地位。