先进陶瓷材料研究现状及发展趋势

先进陶瓷材料研究现状及发展趋势,发展科2016.05.27,目录,一、先进陶瓷材料概念及分类,先进陶瓷可分为结构陶瓷和功能陶瓷两大类。,一、先进陶瓷材料概念及分类,先进陶瓷应用性能分析,一、先进陶瓷材料概念及分类,力学性能,物理、化学性能,一、先进陶瓷材料概念及分类,国民经济新的增长点,国家经济实力的重要标志之一,二、国内外研究现状及发展趋势,全球第二大先进陶瓷材料生产基地，占全球市场份额20%以上；国家航空和宇航局对结构陶瓷的大规模研究与开发；“脆性材料设计”等十大计划；业内知名企业：格鲁曼、杜邦、赛瑞丹,全球最大先进陶瓷材料生产基地，占全球市场份额50%以上；功能陶瓷领域垄断国际市场；“月光计划”、300kW陶瓷燃气轮机研制计划等；业内知名企业：京瓷、东芝、旭硝子、住友、村田、东陶,市场份额仅次于日本和美国；德国、法国在结构陶瓷领域重点研发；“尤里卡”等研发计划,1.国外研究发展情况,二、国内外研究现状及发展趋势,功能陶瓷的研究得到了国家和各科研院所的高度重视,进入快速发展期，不断打破国外垄断和技术封锁,现代工艺推动了特种纤维、连续纤维复合材料制备技术快速发展,纳米技术的应用使某些陶瓷材料性能发生根本性变化,学科交叉大幅提高了材料的性能,1980-1990,1980-1990,1980-1990,进入21世纪,现在,2.国内研究发展情况,二、国内外研究现状及发展趋势,二、国内外研究现状及发展趋势,应用领域：太阳能光伏行业的多晶硅铸锭环节形状要求：大件、壁薄性能要求：密度均匀、强度高、热传导性强、热膨胀系数低,二、国内外研究现状及发展趋势,二、国内外研究现状及发展趋势,产业发展的技术保障,打破国际垄断，满足产业发展的基本需求,注模成型、注凝成型、固体无模成型、微波烧结、放电等离子烧结,储能陶瓷、环保过滤陶瓷、光电陶瓷、功能-结构一体化陶瓷等,突破应用局限性的关键因素,三、先进陶瓷的制备技术发展情况,先进陶瓷材料的制备工艺,三、先进陶瓷的制备发展情况,1.陶瓷粉体的制备方法,三、先进陶瓷的制备发展情况,目前实验室和工业上应用最广泛的粉体制备方法,三、先进陶瓷的制备发展情况,2.先进陶瓷的成型技术,三、先进陶瓷的制备发展情况,（1）冷等静压成型,冷等静压成型,分类,工艺,缺点,优点,三、先进陶瓷的制备发展情况,将粉体放入柔性模具或包套中，通过对其施加各项均匀的压力成型,干袋式等静压湿袋式等静压,成本低、模具简单；生坯强度高；制品密度高,不易变形,制品尺寸不精确；复杂形状成型较困难；自动化生产率低,（目前国内应用最为广泛、最为成熟的工艺）,冷等静压成型超特高压绝缘子,三、先进陶瓷的制备发展情况,三、先进陶瓷的制备发展情况,（2）流延成型,（广泛应用在电容器瓷片、Al2O3基片和压电陶瓷膜片中）,三、先进陶瓷的制备发展情况,（3）其他成型方法,CAD设计、3D打印的三维立体构件,三、先进陶瓷的制备发展情况,3.先进陶瓷的烧结技术,宏观变化：体积收缩、致密度提高、强度增加。微观变化：晶粒迁移，尺寸长大，气孔减少。,坯体烧结是指把成型坯体转变为致密体的工艺过程。,三、先进陶瓷的制备发展情况,坯体烧结技术,热压烧结的透明陶瓷,三、先进陶瓷的制备发展情况,（1）热压烧结（HP）,热压烧结指在烧结过程中同时对坯料施加压力，加速了致密化的过程。,全进口热压烧结设备价格：31万欧元（￥260万）,100200,国产化气压烧结氮化硅陶瓷轴承球,三、先进陶瓷的制备发展情况,（2）气压烧结（GPS）,气压烧结指在高温烧结过程中对坯料施加1-10Mpa气体压力，抑制了高温下陶瓷材料的分解和失重，从而可以提高烧结温度，促进材料的致密化。,较低成本制备性能优良、形状复杂的共价键陶瓷，并可实现批量化生产。,三、先进陶瓷的制备发展情况,（3）新型烧结技术,三、先进陶瓷的制备发展情况,4.陶瓷精密加工技术,先进陶瓷的精密加工技术已经成为国内外陶瓷领域的热点,陶瓷材料属于硬脆材料，其特点是：硬度高，脆性大，不变形。,加工难度大，稍有不慎就会产生裂纹或者破坏,三、先进陶瓷的制备发展情况,传统加工技术,陶瓷球阀磨削加工,激光切割机激光打孔机超声波打孔机,四、宜兴市先进陶瓷产业发展现状,山东淄博,江苏宜兴,江西萍乡,广东深圳,湖南新化,河北唐山,国家火炬计划宜兴非金属产业基地,四、宜兴市先进陶瓷产业发展现状,相关企业500多家规模以上企业30多家总应税销售额30多亿元,丁蜀镇地区,1.产业总体发展情况,其,它,地,区,四、宜兴市先进陶瓷产业发展现状,四、宜兴市先进陶瓷产业发展现状,传统技术：热压铸、注浆和干压技术等,先进技术：流延、等静压、自动压铸和高压注射等,先进企业引领高端技术,四、宜兴市先进陶瓷产业发展现状,2.创新体系建设情况,江苏省宜兴陶瓷产业园,江苏省宜兴工业陶瓷科技产业园,江苏省宜兴新材料高新技术创业服务中心,江苏省宜兴新型陶瓷材料公共技术服务中心,江苏省陶瓷耐火产品检测中心,国家火炬计划非金属材料特色产业基地,产业集聚平台,创新服务平台,四、宜兴市先进陶瓷产业发展现状,全市先进陶瓷材料产业累计认定各级企业研发机构80多家，其中省级工程技术研究中心13家。国家高新技术企业40多家，获批省级以上高新技术产品近60只。承担省级以上科技计划项目40项以上，其中化机厂的“满足柴油车国以上排放标准的大规格堇青石蜂窝陶瓷载体的研发及产业化”、电子器件厂“集成电路封装用多引出端高密度陶瓷外壳的研发及产业化”等获批省重大科技成果转化项目，王子制陶、拜富科技等承担国家“863”项目子课题4项，东城陶瓷等承担国家中小企业创新基金项目20余项。,近五年创新成果,四、宜兴市先进陶瓷产业发展现状,3.存在问题,四、宜兴市先进陶瓷产业发展现状,4.发展建议,发挥协会作用,优化产业结构,加强政策引导,结合“十三五”规划和工业发展要求，贯彻落实我市关于陶瓷产业发展的工作意见等文件精神完善金融、财税等扶持政策加大技术改造，合理设定发展门槛,充分发挥好我市陶瓷材料行业协会服务、协调、自律、监督和管理的作用做好制定产业规划、科技信息交流、产业技术培训、加快人才培养等工作,鼓励企业通过兼并重组等方式调整和优化结构提高产业集中度，提高抗风险能力和资源利用率降低能耗水平,优化产业发展环境,四、宜兴市先进陶瓷产业发展现状,四、宜兴市先进陶瓷产业发展现状,提升工艺和装备,加强科技合作,逐步淘汰落后产品开发免烧型砖选用水煤气等新型烧成能源使用节能型环保窑炉,合作共建“武汉-宜兴陶瓷及耐火研究所”合作共建“中韩精细陶瓷技