先進陶瓷發(fā)展

        19世紀末，人類已經成功地合成氮化硅和碳化硅，拉開了先進陶瓷進入現代科技文明的序幕，較高純度陶瓷原料的合成技術和燒結工藝初步形成。第二次世界大戰(zhàn)爆發(fā)后，為了彌補戰(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。為此大力開展了關于高純度耐火陶瓷，具有陶瓷和金屬的復合結構的金屬陶瓷，以及陶瓷表面涂層等方面的研究。進入20世紀70年代后，世界范圍的石油危機使先進陶瓷再次受到重視。

在開發(fā)新能源和有效利用石油能源的呼聲中，相繼掀起了有關先進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度陶瓷取代耐熱合金，制備具有高效率的燃氣輪發(fā)電機和汽車發(fā)動機。為此陶瓷材料的研究和應用技術取得了很大的進展。

 

        20世紀70年代掀起了一股世界性的先進陶瓷熱，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，到生產火花塞的絕緣子，又擴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)動機的研制與開發(fā)產生了濃厚的興趣，并已取得了突破性進展，1971年美國率先推出“脆性材料計劃”旨在研究渦輪發(fā)動機零件。裝有104個陶瓷零件的示范渦輪發(fā)動機試驗表明：渦輪進口溫度提高200℃，功率提高30%,燃料消耗降低7%，1979年美國能源部進一步提出了先進燃氣輪機計劃，研制成功的AGTlOO和AGTIOI發(fā)動機，渦輪入口溫度分別達到1288℃和1371℃，在實驗室單機室溫試驗ZTA時已達到1×10s r/min的水平。

1983年美國能源部為了支持當時正在進行的陶瓷發(fā)動機及部件的研究和開發(fā)，制定了“陶瓷技術計劃”，1996年改為“發(fā)動機系統(tǒng)材料計劃”，經過10年的研究，美能源部認為結構陶瓷的可靠性問題已經解決，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“熱機用低成本陶瓷計劃”。德國1974年開始實施國家科學部資助的國家計劃。

1980年底進行室溫試驗時，轉速6.5×l04 r/min，1350℃時，轉速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、先進燃氣輪機、先進電池和儲能系統(tǒng)等項目，1981年日本又制定了“下一代工業(yè)基礎技術發(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，其熱效率達48%。節(jié)約燃料50%,輸出功率提高30%，質量減輕30%。其他國家，如英國、瑞典等都相繼參加了這場競爭。
 

        目前，美國與日本在先進陶瓷打孔方面的研究與開發(fā)遙遙領先于世界上的任何國家，先進陶瓷的銷售量逐年增加。據科眾陶瓷統(tǒng)計資料顯示：1980年美國先進陶瓷市場規(guī)模僅為5. 56億美元，1990年達到了21. 96億美元，2000年高達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)動機研究開發(fā)和生產的公司在30～40家之間。日本的先進陶瓷市場同樣得到了飛速發(fā)展，1980年為6950億日元，1990年達25263億日元，2000年高達61261億日元，20年間增長了近9倍。日本從事陶瓷開發(fā)生產的公司約500家。

僅汽車特種陶瓷的專家就多達2000多名。日本發(fā)展先進陶瓷的戰(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、陶瓷手術刀、人造陶瓷關節(jié)及陶瓷滾珠圓殊筆等。在積累了一定的先進陶瓷生產工藝、掌握了先進陶瓷生產技術的基礎上。

開始研究開發(fā)高級技術陶瓷及精密陶瓷盤元件。如日立公司采用的陶瓷薄膜磁頭，既降低了產品的生產成本，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到10億美元。另外，在泡沫陶瓷、超塑性陶瓷、塑膠復合陶瓷、及各種精細陶瓷材料與陶瓷元件等方面，日本均處于先進地位。