19世紀末,人類已經(jīng)成功地合成氮化硅和碳化硅,拉開了先進陶瓷進入現(xiàn)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。
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(jīng)過10年的研究,美能源部認為結構陶瓷的可靠性問題已經(jīng)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。
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(jīng)過10年的研究,美能源部認為結構陶瓷的可靠性問題已經(jīng)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(jù)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。
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。
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本文“先進陶瓷發(fā)展”由科眾陶瓷編輯整理,修訂時間:2020-05-15 17:19:33
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