中国先进陶瓷的发展瓶颈究竟在哪?对此,华南理工大学材料学院饶平根教授深有感触。
“我给你看样东西,你就知道我们和国外的技术水平相差有多少。”饶平根拿出一块氧化铝小圆板向记者介绍,“不要小看这块氧化铝,这是1998年日本一家公司生产的,其纯度可高达99.99%,但烧结温度只需1300℃。当时我感到十分惊讶。随后几天就用该氧化铝粉压制和烧结了几个小圆板,烧结性能果然如此。
氧化铝陶瓷加工零件
一般来说,氧化铝纯度越高,烧结温度就越高,而我国生产的氧化铝纯度仅为99.5%,烧结温度则需要1600℃——1700℃。与此同时,该产品的抗弯强度、断裂韧性、维氏硬度、冲蚀磨损率均比国产氧化铝的要好得多。目前世界上能生产出这样的氧化铝粉的企业,就只有日本的这一家公司。”
饶平根介绍,先进陶瓷的国产化难题有几方面,一是原料,目前各种高端原料都在日本,先进陶瓷的原料不像建筑陶瓷那样,在周边地区就可以采集,先进陶瓷对于原料的纯度和烧结活性要求高,因为这会影响特陶质量的稳定性。我国对陶瓷粉体的制备尚未引起足够的重视,多种陶瓷粉体尚无专业化生产企业,许多企业不得不“自产自销”。
例如:高纯氮化硅粉仍受到日本UBE和德国H.C.Stark的限制,国内企业在粉体质量上仍存在较大的波动。
黑色氧化锆陶瓷结构件
二是技术,国内先进陶瓷领域的企业数量虽多,但规模普遍较小,行业内中小微企业约占70%左右,多数中小微企业的核心技术基本依靠引进,其产品单一,制备成本较高,缺乏企业自主创新能力和市场竞争力。而在科研院所方面,虽然研发了很多技术成果,但绝大多数处于实验室研究阶段,成果距离产业化的目标还有较大距离。
三是设备问题,氧化物陶瓷对烧结设备的要求不是很高,但非氧化物如碳化物、硼化物、硅化物等材料对烧结设备要求很高,使用的设备大都依靠国外进口,而且烧结设备非常昂贵。而国产设备因加工水平差距,可靠性和稳定性暂时无法与国外产品相比。
最后,我国的先进陶瓷产业整体缺乏统筹规划和顶层设计,重复性的研究工作较多,使得有限的人、财、物等资源过于分散,盲目和粗放的发展方式同时导致了产品产能的过剩。例如近些年来陶瓷刀具、泡沫陶瓷均出现“供大于求”的现象,部分中小企业经营困难,甚至倒闭。
每当谈到我国特种陶瓷与国外水平上的差距,饶平根总有一股紧迫感,他认为,特种陶瓷目前还存在成本高以及产品力学性能、可靠性和稳定性还需要进一步改善等问题,这也是制约特种陶瓷大规模产业化的重要瓶颈,高性能、低成本、高可靠性陶瓷材料的设计和制备方法的研究显得尤为重要,任重道远。
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本文“中国先进陶瓷的发展瓶颈究竟在哪?有哪些因素”由科众陶瓷编辑整理,修订时间:2019-04-03 08:41:17
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