精细陶瓷
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精细陶瓷
摘要：精细陶瓷（fine ceramics），又称高性能陶瓷、高技术陶瓷。
本文中简单介绍了精细陶瓷的分类、工艺流程以及精细陶瓷在航空航天等空间技术装
备以及电子通信等国民经济各部门的应用；
关键词：精细陶瓷的分类，精细陶瓷与传统陶瓷的区别，工艺流程，精细陶瓷的应用及前景
正文：
精细陶瓷（fine ceramics），又称高性能陶瓷、高技术陶瓷。
精细陶瓷的分类方法有许多种，根据其不同的性质用途，有着不同的分类方法，例如按其用途可分成工程陶瓷和功能陶瓷两大类。
前者主要利用它们的高硬度、高熔点、耐磨损、耐腐蚀性能，又称结构陶瓷；后者主要利用它们的光、声、电、热、磁等物理特性，又称电子陶瓷；按化学组成可分成氧化物类和非氧化物类。
前者包括各种氧化物和含氧酸盐；后者包括氮化物、碳化物、硼化物等。
前一类一般作功能陶瓷用，后一类作工程陶瓷用。
有些品种用于制造发动机部件、汽车部件、电视机、吹风机、火灾警报器、高温挤型模具等。
还可用于制造耐高温喷嘴，适合国防的需要。
精细陶瓷与传统陶瓷的区别在于以下四个方面：原料构成、成分组成、制备工艺、应用性能；
就原料构成而言，精细陶瓷突破了传统陶瓷以粘土为主要原料的界限。
特种陶瓷一般以氧化物、氮化物、硅化物、硼化物、碳化物等为主要原料，并且原料的各种化学组成、形态、粒度和分布等得到可以精确控制。
在成分组成方面，传统陶瓷的组成由粘土的成分决定，所以不同产地和炉窑的陶瓷有不同的质地。
由于特种陶瓷的原料是纯化合物，因此成分由人工配比决定，其性质的优劣由原料的纯度和工艺，而不是由产地决定。
在制备工艺上，成型上多用等静压、注射成型和气相沉积等先进方法，可获得密度分布均匀和相对精确的坯体尺寸，坯体密度也有较大提高；烧结方法上突破了传统陶瓷以炉窑为主要生产手段的界限，广泛采用真空烧结，保护气氛烧结、热压、热静压、反应烧结和自蔓延高温烧结等等手段。
在性能上，特种陶瓷具有不同的特殊性质和功能，如高强度、高硬度、耐腐蚀、导电、绝缘以及在磁、电、光、声、生物工程各方面具有的特殊功能，从而使其在高温、机械、电子、宇航、医学工程各方面得到广泛的应用。
精细陶瓷与传统陶瓷的根本区别在于可以从原料的选择制备、后续的制造工艺方法实施严格控制，可以制造得到实际中需要的具有不同性能要求的陶瓷材料。
生产精细陶瓷的工艺流程如包括：原料配制、干法（湿法）球磨、过滤、除铁、脱水练泥、陈腐、模压成型、干燥、素坯加工、烧结、精加工、检验、包装。
其中精细陶瓷对原料的纯度，细度，反应活性及晶型构造有着严格的要求。
因为原材料的纯度决定了精细陶瓷的最终性能。
目前，陶瓷粉末的制备主要是通过化学反应来制备。
如：铝钒土添加苛性钠，通过高压釜过滤除渣，再加热氧化铝，经煅烧粉碎后，过滤即得到氧化铝粉末。
在成形的阶段，通常可以运用模压成形、塑性成形、浇注成形等成形方法。
以模压成形为例，模压成形是目前精细陶瓷主要的成形方法，具有生产工艺简单及质量好等特点。
精细陶瓷的应用极为广泛，但是目前,国外精细陶瓷主要被发达国家所垄断,特别是日本、美国和西欧等发达国家的精细陶瓷生产量和应用量是全世界最大的。
日本和美国精细陶瓷产量约占全世界市场份额的80 %以上。
我国精细陶瓷的起步较晚,但改革开放以来,一些外资和中外合资精细陶瓷生产企业的逐渐发展壮大,促使我国的精细陶瓷产业已初具规模,但与日本和美国等发达国家相比,尚属起步阶段。
目前,我国精细陶瓷的生产规模仍较小,由于缺乏行业的统计资料,还难于定量描述。
但从其结构和功能来区分,我国精细陶瓷的发展趋势仍与国外精细陶瓷的发展趋势基本一致,主要是以电子陶瓷为主。
精细陶瓷主要应用于电子、通信、化工、冶金、机械、汽车制造、能源、航空航天等空间技术装备以及国民经济各部门。
其中航空、航天等空间技术装备所需的热防护系统要求具有承受高温、温度急变、隔热、高强度、重量轻和使用寿命长等优点。
如第一艘宇宙飞船使用的高温和低温隔热瓦,发射和回收人造地球卫星使用的碳—石英复合烧蚀材料都是精细陶瓷制品。
可以预见未来空间装备技术的发展将依赖于精细陶瓷材料的开发与应用。
在通信及电子工业领域，精细陶瓷也发挥着重要的作用。
光纤通信工业是目前发展最迅速的高新技术产业，其发展速度如此之快,主要得益于光导纤维损耗
机理的研究以及光导纤维接头处结构材料的应用。
又如以微电子技术为基础的电子工业,随着半导体器件的高密度化和大功率化,单位面积的发热量也越来越大。
精细陶瓷在基础工业和传统工业方面的应用。
目前,氮化硅系统、碳化硅系统和氧化锆、氧化铝增韧系统的高温结构陶瓷及陶瓷基复合材料,已作为热机部件、切削刀具、耐磨损及耐腐蚀部件应用于冶金、机械、化工、汽车制造、纺织及能源等基础工业和传统工业领域,促进了我国工业生产的快速发展。
如高温结构陶瓷及陶瓷基复合材料不但能提高热机的热效率,而且还能降低热机的重量、减小摩擦、降低磨损耐腐蚀性等,有利于降低燃料消耗,提高其使用寿命。
而且陶瓷热交换器还能耐腐蚀和耐磨损,可用于高硫的腐蚀环境中,因此陶瓷热交换器已在冶金工业中得到了广泛应用。
陶瓷切削刀具具有高速切削、使用寿命长及劳动生产率高等优点同时用于机械、化工等方面的耐磨损、耐腐蚀零部件,如陶瓷密封环、陶瓷轴承、陶瓷喷嘴、陶瓷烧嘴及窑炉内衬等也是高温结构陶瓷及陶瓷基复合材料的主要应用领域。
此外,高温结构陶瓷及陶瓷基复合材料还可制作金属热挤出模具,如使用氧化锆陶瓷制作的金属热挤出模具较普通耐热金属制作的金属热挤出模具使用寿命提高约8倍,生产效率提高约6 倍。
精细陶瓷是具有无限利用价值的新材料, 它是企业和研究机构竞相研究的课题, 今后它的市场将会不断扩大。
精细陶瓷不仅用于净化废气, 还用于消除二氧化碳和用来净化水。
它作为环境保护的材料, 今后将起更大的作用
参考文献：
蔡祖光《精细陶瓷的生产与应用》
陈达谦《日本精细陶瓷的近期概况》
张长银《精细陶瓷在化工中的应用、发展和对策》。
