先進(jìn)陶瓷材料研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢-課件

先進(jìn)陶瓷材料

研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢1PPT課件目錄先進(jìn)陶瓷材料概念及分類國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢先進(jìn)陶瓷制備技術(shù)發(fā)展情況宜興先進(jìn)陶瓷產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀2PPT課件一、先進(jìn)陶瓷材料概念及分類傳統(tǒng)上，陶瓷的概念是指以粘土及其天然礦物為原料，經(jīng)過粉碎混合、成型、焙燒等工藝過程所制得的各種制品。亦稱為“普通陶瓷”。

先進(jìn)陶瓷是“采用高度精選或合成的原料，具有精確控制的化學(xué)組成，按照便于控制的制造技術(shù)加工、便于進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，并且有優(yōu)異特性的陶瓷?！?PPT課件透明陶瓷燈功能陶瓷：功能陶瓷是具有電、磁、光、熱、化學(xué)、生物等特性，且具有相互轉(zhuǎn)化功能的一類陶瓷。功能陶瓷在先進(jìn)陶瓷中約占70%的市場份額，其余為結(jié)構(gòu)陶瓷。結(jié)構(gòu)陶瓷：是指能作為工程結(jié)構(gòu)材料使用的陶瓷。它具有高強(qiáng)度、高硬度、高彈性模量、耐高溫、耐磨損、耐腐蝕、抗氧化、抗熱震等特性。陶瓷球閥先進(jìn)陶瓷可分為結(jié)構(gòu)陶瓷和功能陶瓷兩大類。一、先進(jìn)陶瓷材料概念及分類4PPT課件種類性能應(yīng)用結(jié)構(gòu)陶瓷高溫陶瓷800℃以上長期使用，超高溫短期使用窯爐器件、柴油機(jī)等發(fā)動機(jī)、航空航天、空間技術(shù)等高強(qiáng)陶瓷高韌性、高強(qiáng)度、良好的抗沖擊性機(jī)床主軸軸承、密封環(huán)、模具等超硬陶瓷熱穩(wěn)定性、化學(xué)穩(wěn)定性、彈性模量優(yōu)良高速磨削道具、防彈裝備等耐腐蝕陶瓷優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)定性和耐沖刷性能化工設(shè)備、艦船潛艇密封、金屬液體防護(hù)、過濾陶瓷等功能陶瓷電子陶瓷壓電、光電、熱釋電、鐵電、絕緣性電子元器件、超高壓絕緣子等超導(dǎo)陶瓷超導(dǎo)特性、耐低溫超導(dǎo)光纜、空間、電子、生物等光學(xué)陶瓷透波性能、透明性、熒光性基板、天線罩、發(fā)光器、陶瓷傳感器、激光器件等生物陶瓷與血液、器官良好的生物相容性陶瓷關(guān)節(jié)、骨骼、牙齒等磁性陶瓷磁導(dǎo)率、矯頑力大、硬度高微波器件、量子無線電等儲能陶瓷能量轉(zhuǎn)換與存儲特性熱、電、光、氫儲能等先進(jìn)陶瓷應(yīng)用性能分析一、先進(jìn)陶瓷材料概念及分類力學(xué)性能物理、化學(xué)性能5PPT課件一、先進(jìn)陶瓷材料概念及分類先進(jìn)陶瓷材料國防冶金電子化工機(jī)械航空航天生物醫(yī)學(xué)國民經(jīng)濟(jì)新的增長點(diǎn)國家經(jīng)濟(jì)實(shí)力的重要標(biāo)志之一6PPT課件二、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢美國日本歐盟全球第二大先進(jìn)陶瓷材料生產(chǎn)基地，占全球市場份額20%以上；國家航空和宇航局對結(jié)構(gòu)陶瓷的大規(guī)模研究與開發(fā)；“脆性材料設(shè)計(jì)”等十大計(jì)劃；業(yè)內(nèi)知名企業(yè)：格魯曼、杜邦、賽瑞丹全球最大先進(jìn)陶瓷材料生產(chǎn)基地，占全球市場份額50%以上；功能陶瓷領(lǐng)域壟斷國際市場；“月光計(jì)劃”、300kW陶瓷燃?xì)廨啓C(jī)研制計(jì)劃等；業(yè)內(nèi)知名企業(yè)：京瓷、東芝、旭硝子、住友、村田、東陶市場份額僅次于日本和美國；德國、法國在結(jié)構(gòu)陶瓷領(lǐng)域重點(diǎn)研發(fā)；“尤里卡”等研發(fā)計(jì)劃1.國外研究發(fā)展情況7PPT課件二、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢12%15~18%9.9%7.2%先進(jìn)陶瓷市場總產(chǎn)值年平均增長率日本美國歐盟總平均值8PPT課件功能陶瓷的研究得到了國家和各科研院所的高度重視進(jìn)入快速發(fā)展期，不斷打破國外壟斷和技術(shù)封鎖現(xiàn)代工藝推動了特種纖維、連續(xù)纖維復(fù)合材料制備技術(shù)快速發(fā)展納米技術(shù)的應(yīng)用使某些陶瓷材料性能發(fā)生根本性變化學(xué)科交叉大幅提高了材料的性能1980-19901980-19901980-1990進(jìn)入21世紀(jì)現(xiàn)在2.國內(nèi)研究發(fā)展情況二、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢9PPT課件二、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢太陽能熔融石英方坩堝110~1100mm系列產(chǎn)品應(yīng)用領(lǐng)域：太陽能光伏行業(yè)的多晶硅鑄錠環(huán)節(jié)形狀要求：大件、壁薄性能要求：密度均勻、強(qiáng)度高、熱傳導(dǎo)性強(qiáng)、熱膨脹系數(shù)低10PPT課件二、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢1）

技術(shù)及新產(chǎn)品工程轉(zhuǎn)化極度匱乏雖然我國同樣能制備出性能良好的陶瓷材料，但絕大部分仍停留在實(shí)驗(yàn)室樣品上，有的產(chǎn)品由于成本高及可靠性等問題，市場還不能接受，所以產(chǎn)品的銷售額與發(fā)達(dá)國家相比相差甚遠(yuǎn)。2）高端粉體制備及分散技術(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后我國對陶瓷粉料的制備仍未引起足夠的重視，多種陶瓷粉料尚無專業(yè)化生產(chǎn)企業(yè)，許多企業(yè)不得不“自產(chǎn)自銷”。受部分發(fā)達(dá)國家限制，國內(nèi)企業(yè)在粉料質(zhì)量上仍存在較大的波動；同時(shí)，粉體的高效分散技術(shù)也存在較大差距。3）制造裝備加工技術(shù)落后雖然我國引進(jìn)了國外先進(jìn)的工藝裝備，像氣壓燒結(jié)爐、熱等靜壓、注射成型機(jī)、流延機(jī)等來提高我國的技術(shù)裝備水平，但因投資大，在經(jīng)濟(jì)上給企業(yè)造成了很大壓力，從而限制了先進(jìn)陶瓷的發(fā)展。而國內(nèi)仿制設(shè)備因加工水平差距，可靠性和穩(wěn)定性暫時(shí)無法與國外產(chǎn)品相比。存在問題：11PPT課件二、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢產(chǎn)業(yè)發(fā)展的技術(shù)保障打破國際壟斷，滿足產(chǎn)業(yè)發(fā)展的基本需求注模成型、注凝成型、固體無模成型、微波燒結(jié)、放電等離子燒結(jié)儲能陶瓷、環(huán)保過濾陶瓷、光電陶瓷、功能-結(jié)構(gòu)一體化陶瓷等降低生產(chǎn)成本批量化生產(chǎn)的新型成型技術(shù)、新型環(huán)保燒結(jié)技術(shù)符合“十三五”和工業(yè)發(fā)展的要求基礎(chǔ)理論研究和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)粉體技術(shù)的研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化增韌技術(shù)重點(diǎn)研發(fā)方向突破應(yīng)用局限性的關(guān)鍵因素12PPT課件三、先進(jìn)陶瓷的制備技術(shù)發(fā)展情況先進(jìn)陶瓷材料的制備工藝坯體成型坯體燒結(jié)精密加工粉體制備13PPT課件三、先進(jìn)陶瓷的制備發(fā)展情況1.陶瓷粉體的制備方法固相反應(yīng)法液相反應(yīng)法氣相反應(yīng)法粉體制備方法活性高

純度高粒徑小后續(xù)成型燒結(jié)機(jī)械性能顯微結(jié)構(gòu)14PPT課件三、先進(jìn)陶瓷的制備發(fā)展情況粉體制備方法優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)細(xì)分類固相反應(yīng)法成本低、便于批量生產(chǎn)反應(yīng)過程中能量利用率低；粉體粒徑大且分布寬，雜質(zhì)多碳熱還原法高溫固相合成法自蔓延合成法鹽類分解法液相反應(yīng)法粉料粒徑小、活性高；精確控制化學(xué)組成；化學(xué)摻雜方便，能夠合成復(fù)合粉體化學(xué)沉淀法溶膠-凝膠法醇鹽水解法水熱法溶劑蒸發(fā)法氣相反應(yīng)法粉體純度高、粉料分散性好、粒度均勻設(shè)備投資較大、能耗大、成本高物理氣相沉積法化學(xué)氣相沉積法目前實(shí)驗(yàn)室和工業(yè)上應(yīng)用最廣泛的粉體制備方法15PPT課件三、先進(jìn)陶瓷的制備發(fā)展情況2.先進(jìn)陶瓷的成型技術(shù)成型技術(shù)干法壓制成型塑性成型干壓成型冷等靜壓成型擠壓成型注射成型熱蠟鑄成型扎膜成型漿料成型固體無模成型注漿成型流延成型凝膠注模成型原位凝固成型熔融沉積成型三維打印成型分層實(shí)體成型立體光刻成型激光選取燒結(jié)成型16PPT課件三、先進(jìn)陶瓷的制備發(fā)展情況（1）

冷等靜壓成型

冷等靜壓成型分類工藝缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)三、先進(jìn)陶瓷的制備發(fā)展情況將粉體放入柔性模具或包套中，通過對其施加各項(xiàng)均勻的壓力成型干袋式等靜壓濕袋式等靜壓成本低、模具簡單；生坯強(qiáng)度高；制品密度高,不易變形制品尺寸不精確；復(fù)雜形狀成型較困難；自動化生產(chǎn)率低（目前國內(nèi)應(yīng)用最為廣泛、最為成熟的工藝）17PPT課件冷等靜壓成型超特高壓絕緣子三、先進(jìn)陶瓷的制備發(fā)展情況18PPT課件流延成型法制備的Al2O3陶瓷基片三、先進(jìn)陶瓷的制備發(fā)展情況（2）

流延成型坯體制備加工處理料漿制備步驟：料漿薄膜基帶刮刀流延成型薄膜制備過程優(yōu)點(diǎn)：工藝穩(wěn)定，生產(chǎn)效率高，自動化程度高，坯體韌性高、強(qiáng)度高，可制備厚度為10-1000μm的高質(zhì)量陶瓷薄膜。缺點(diǎn)：坯體粘結(jié)劑含量高，密度小，燒成收縮率高達(dá)20-21%。（廣泛應(yīng)用在電容器瓷片、Al2O3基片和壓電陶瓷膜片中）19PPT課件三、先進(jìn)陶瓷的制備發(fā)展情況（3）

其他成型方法成型方法主要應(yīng)用領(lǐng)域主要產(chǎn)品注射成型小尺寸、高精度、復(fù)雜形狀陶瓷部件的大批量生產(chǎn)領(lǐng)域發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)子葉片、滑動軸承、陶瓷軸承球、光纖連接器用陶瓷插芯、陶瓷牙、陶瓷手表凝膠注模成型大尺寸薄壁陶瓷或形狀復(fù)雜產(chǎn)品的大規(guī)模批量化生產(chǎn)領(lǐng)域大尺寸熔融石英坩堝、薄片Al2O3基片、二氧化鋯（ZrO2）陶瓷微珠固體無模成型目前看來，設(shè)備昂貴、技術(shù)封鎖、材料性能不理想，但結(jié)合現(xiàn)代智能技術(shù)，是該領(lǐng)域未來發(fā)展的主要方向。CAD設(shè)計(jì)、3D打印的三維立體構(gòu)件20PPT課件三、先進(jìn)陶瓷的制備發(fā)展情況3.先進(jìn)陶瓷的燒結(jié)技術(shù)宏觀變化：體積收縮、致密度提高、強(qiáng)度增加。微觀變化：晶粒遷移，尺寸長大，氣孔減少。坯體燒結(jié)

是指把成型坯體轉(zhuǎn)變?yōu)橹旅荏w的工藝過程。21PPT課件三、先進(jìn)陶瓷的制備發(fā)展情況燒結(jié)狀態(tài)燒結(jié)壓力特殊加熱原理固態(tài)燒結(jié)液相燒結(jié)常壓燒結(jié)無壓燒結(jié)真空燒結(jié)熱壓燒結(jié)熱等靜壓燒結(jié)氣氛燒結(jié)微波燒結(jié)放電等離子燒結(jié)自蔓延燒結(jié)坯體燒結(jié)技術(shù)22PPT課件熱壓燒結(jié)的透明陶瓷三、先進(jìn)陶瓷的制備發(fā)展情況（1）

熱壓燒結(jié)（HP）熱壓燒結(jié)指在燒結(jié)過程中同時(shí)對坯料施加壓力，加速了致密化的過程。全進(jìn)口熱壓燒結(jié)設(shè)備價(jià)格：31萬歐元（￥260萬）燒結(jié)溫度低、時(shí)間短制品密度高、性能強(qiáng)優(yōu)點(diǎn)產(chǎn)品形狀單一、生產(chǎn)率低設(shè)備價(jià)格成本高缺點(diǎn)100~200℃23PPT課件國產(chǎn)化氣壓燒結(jié)氮化硅陶瓷軸承球三、先進(jìn)陶瓷的制備發(fā)展情況（2）

氣壓燒結(jié)（GPS）氣壓燒結(jié)指在高溫?zé)Y(jié)過程中對坯料施加1-10Mpa氣體壓力，抑制了高溫下陶瓷材料的分解和失重，從而可以提高燒結(jié)溫度，促進(jìn)材料的致密化。最大優(yōu)勢較低成本制備性能優(yōu)良、形狀復(fù)雜的共價(jià)鍵陶瓷，并可實(shí)現(xiàn)批量化生產(chǎn)。24PPT課件三、先進(jìn)陶瓷的制備發(fā)展情況（3）

新型燒結(jié)技術(shù)燒結(jié)技術(shù)優(yōu)點(diǎn)主要應(yīng)用領(lǐng)域放電等離子燒結(jié)燒結(jié)溫度低，燒結(jié)時(shí)間短，晶粒細(xì)小，致密度高；裝置相對簡單，能量利用率高，運(yùn)行費(fèi)用低，易實(shí)現(xiàn)工藝的一體化和自動化。磁性材料、透明陶瓷、纖維增強(qiáng)陶瓷和金屬間化合物等微波燒結(jié)升溫速率快，能源利用率高；加熱效率高，產(chǎn)品整體均勻加熱；提高產(chǎn)品的均勻性和成品率，可對材料進(jìn)行加熱修復(fù)或缺陷愈合；安全衛(wèi)生無污染。工程陶瓷、納米陶瓷、梯度功能材料、金屬陶瓷復(fù)合材料25PPT課件三、先進(jìn)陶瓷的制備發(fā)展情況4.

陶瓷精密加工技術(shù)導(dǎo)致先進(jìn)陶瓷的精密加工技術(shù)已經(jīng)成為國內(nèi)外陶瓷領(lǐng)域的熱點(diǎn)陶瓷材料屬于硬脆材料，其特點(diǎn)是：硬度高，脆性大，不變形。加工難度大，稍有不慎就會產(chǎn)生裂紋或者破壞26PPT課件三、先進(jìn)陶瓷的制備發(fā)展情況力學(xué)的——化學(xué)的——光化學(xué)的——光刻電化學(xué)的——電解拋光電學(xué)的——————光學(xué)的——激光加工磨料加工：磨削、研磨、拋光等刀具加工：切割蝕刻：磨削、研磨、拋光等化學(xué)拋光電火花加工電子束加工離子束加工等離子束加工陶瓷精加工種類傳統(tǒng)加工技術(shù)27PPT課件陶瓷球閥磨削加工激光切割機(jī)激光打孔機(jī)超聲波打孔機(jī)28PPT課件四、宜興市先進(jìn)陶瓷產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀山東淄博江蘇宜興江西萍鄉(xiāng)廣東深圳湖南新化河北唐山國家火炬計(jì)劃宜興非金屬產(chǎn)業(yè)基地29PPT課件四、宜興市先進(jìn)陶瓷產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀全市陶瓷材料產(chǎn)業(yè)相關(guān)企業(yè)500多家規(guī)模以上企業(yè)30多家總應(yīng)稅銷售額30多億元丁蜀鎮(zhèn)地區(qū)1.

產(chǎn)業(yè)總體發(fā)展情況其它地區(qū)30PPT課件結(jié)構(gòu)陶瓷化機(jī)廠、王子制陶、杜塞拉姆、海登皇格功能陶瓷電子器件總廠、陶瓷研究所先進(jìn)陶瓷材料門類齊全四、宜興市先進(jìn)陶瓷產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀31PPT課件四、宜興市先進(jìn)陶瓷產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀企業(yè)技術(shù)包容性強(qiáng)傳統(tǒng)技術(shù)：熱壓鑄、注漿和干壓技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)：流延、等靜壓、自動壓鑄和高壓注射等先進(jìn)企業(yè)引領(lǐng)高端技術(shù)32PPT課件四、宜興市先進(jìn)陶瓷產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀2.創(chuàng)新體系建設(shè)情況江蘇省宜興陶瓷產(chǎn)業(yè)園江蘇省宜興工業(yè)陶瓷科技產(chǎn)業(yè)園江蘇省宜興新材料高新技術(shù)創(chuàng)業(yè)服務(wù)中心江蘇省宜興新型陶瓷材料公共技術(shù)服務(wù)中心江蘇省陶瓷耐火產(chǎn)品檢測中心國家火炬計(jì)劃非金屬材料特色產(chǎn)業(yè)基地產(chǎn)業(yè)集聚平臺創(chuàng)新服務(wù)平臺33PPT課件四、宜興市先進(jìn)陶瓷產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀全市先進(jìn)陶瓷材料產(chǎn)業(yè)累計(jì)認(rèn)定各級企業(yè)研發(fā)機(jī)構(gòu)80多家，其中省級工程技術(shù)研究中心13家。國家高新技術(shù)企業(yè)40多家，獲批省級以上高新技術(shù)產(chǎn)品近60只。承擔(dān)省級以上科技計(jì)劃項(xiàng)目40項(xiàng)以上，其中化機(jī)廠的“滿足柴油車國Ⅳ以上排放標(biāo)準(zhǔn)的大規(guī)格堇青石蜂窩陶瓷載體的研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化”、電子器件廠“集成電路封裝用多引出端高密度陶瓷外殼的研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化”等獲批省重大科技成果轉(zhuǎn)化項(xiàng)目，王子制陶、拜富科技等承擔(dān)國家“863”項(xiàng)目子課題4項(xiàng)，東城陶瓷等承擔(dān)國家中小企業(yè)創(chuàng)新基金項(xiàng)目20余項(xiàng)。近五年創(chuàng)新成果34PPT課件四、宜興市先進(jìn)陶瓷產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀3.存在問題第一，產(chǎn)業(yè)層次相對不高，產(chǎn)業(yè)鏈較短。我市的陶瓷產(chǎn)品門類較多，但仍以通用型、基礎(chǔ)型材料為主，功能化、專用化的高端材料產(chǎn)值占比較低，面向下游高端應(yīng)用領(lǐng)域的新型功能性材料開發(fā)不夠，關(guān)鍵生產(chǎn)裝備、核心部件及材料、高端配套產(chǎn)品仍然依賴外購，缺乏自主研發(fā)能力和高端產(chǎn)品的配套能力，低端產(chǎn)品重復(fù)度高，價(jià)格競爭激烈。第二，受外部環(huán)境影響偏大，抵御風(fēng)險(xiǎn)能力較弱。由通貨膨脹引發(fā)的原材料成本、人口紅利引發(fā)的人力資源成本、市場競爭加劇引發(fā)的市場營銷、物流運(yùn)輸?shù)冉?jīng)營成本的持續(xù)上漲，不斷蠶食著企業(yè)的利潤空間，令我市相關(guān)企業(yè)的生產(chǎn)成本優(yōu)勢和產(chǎn)品價(jià)格優(yōu)勢逐步喪失，直接阻礙了陶瓷材料產(chǎn)業(yè)增長的步伐，而嚴(yán)峻的宏觀經(jīng)濟(jì)環(huán)境更加劇了企業(yè)抵御風(fēng)險(xiǎn)的壓力。第三，環(huán)保壓力大，資源環(huán)境制約明顯。政府對資源、能源和環(huán)境的管理力度在逐年加強(qiáng)，政策上對陶瓷產(chǎn)業(yè)發(fā)展的制約日益明顯，全行業(yè)節(jié)能降耗，治污減排的任務(wù)十分繁重，關(guān)鍵高檔產(chǎn)品用原材料資源緊張的形勢在短期內(nèi)也難以緩解。35PPT課件優(yōu)化產(chǎn)業(yè)發(fā)展環(huán)境提升行業(yè)發(fā)展水平壯大產(chǎn)業(yè)規(guī)模四、宜興市先進(jìn)陶瓷產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀4.發(fā)展建議①②③36PPT課件發(fā)揮協(xié)會作用

優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)

加強(qiáng)政策引導(dǎo)

結(jié)合“十三五”規(guī)劃和工業(yè)發(fā)展要求，貫徹落實(shí)我市《關(guān)于陶瓷產(chǎn)業(yè)發(fā)展的工作意見》等文件精神完善金融、財(cái)稅等扶持政策加大技術(shù)改造，合理設(shè)定發(fā)展門檻充分發(fā)揮好我市陶瓷材料行業(yè)協(xié)會服務(wù)、協(xié)調(diào)、