主题策划



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工业陶瓷

(续上期)

从20世纪90年代中期开始采用H2S模式和H2Se模式的CVD法制备硫化锌和硒化锌材料。1995年，西北工业大学报道采用Zn和H2S为原料制备出CVD ZnS。1999年，西安交通大学采用Zn和H2S为原料制备出了CVD ZnS。北京有色研究总院研究了H2S模式CVD ZnS的制备，以及热等静压工艺处理对其显微结构和性能的影响。目前，国内H2S模式CVD ZnS的制备已初步进入产业化阶段，可提供中等尺寸的ZnS产品，但产量和稳定性还有待提高。在H2Se模式化学气相沉积ZnSe的研究方面国内进展始终不大，目前只有北京有色研究总院进行研究。国内只有中材北京人工晶体研究院研制采用S模式和Se模式的CVD工艺进行硫化锌和硒化锌的制备，其中在ZnS的研制方面取得了较大的进展。

3.5 红外辐射材料

1)高红外辐射材料与陶瓷。1974年，中国科学院上海硅酸盐研究所开始研究和推广红外辐射涂料，先后研究成功了HS、HY、HE、HK、KS、HT 6种系列具有选择性辐射性能的红外辐射涂料，可涂在陶瓷和金属上。

20世纪80年代，淄博市新材料所研制的中高温远红外涂料应用于生产，在新疆克拉玛依油田“重整加氢”炉和山东铝厂等单位中高温炉内壁喷涂该涂料后节能15%～20%以上。用该涂料制成的红外辐射加热器件用于中低温加热干燥消毒设备中，比原来的真空法干燥节电62%，干燥能力提高22.5倍。

20世纪90年代，红外涂料环绕着以提高使用温度和延长寿命为主要目标，达到更好地节能减耗效果。纳米粉体技术在红外涂料中得到广泛应用。利用工业废渣制备红外辐射涂料可降低涂料成本。

2)红外陶瓷隐身涂料。20世纪80年代，我国开始研究红外隐身涂料。20世纪90年代末期成熟并开始工程应用。对于发动机等高温高发射率的目标主要是降低目标涂层的红外发射率。对于成像探测主要是通过调整目标涂层的红外发射率，形成热图迷彩分割，使其与背景辐射一致，从而达到红外隐身的目的。国内研究红外隐身涂料比较成熟的单位有兵器工业53所、兵器工业59所、总装备部工程兵技术研究所、山东工业陶瓷研究设计院等。

4 敏感陶瓷

半导体敏感陶瓷是指电导率为10-6～10-5S/m，且随电压、温度、气氛、湿度、光照等外界环境条件变化而显著改变的一类陶瓷，主要包括电压敏感的压敏、热敏、气敏、湿敏和光敏陶瓷等。广泛应用于通讯技术、汽车电子、家用电器、航空航天等工业和国防工业等领域。

4.1 压敏陶瓷

早期发现SiC陶瓷材料具有压敏特性并获得应用，但这类材料的电阻非线性系数比较小。随后，国际上相继发现了主晶相为ZnO、BaTiO3、Fe2O3、SnO2、SrTiO3等具有压敏特性。

1968年，松下公司发现了ZnO压敏陶瓷。至1988年，日本己100%采用ZnO压敏陶瓷制造避雷器。欧洲的西门子、ABB等公司在该领域都具有很高的研究水平和产业化规模。目前，应用最广、性能最好的是ZnO压敏半导体陶瓷。

1975～1976年，西安电瓷研究所和西安电瓷厂开始研究ZnO压敏陶瓷。1979年，西安电瓷研究所、西安电瓷厂和抚顺电瓷厂(一所二厂)进一步合作，推进了我国压敏陶瓷研究和初步应用，我国开始批量生产ZnO压敏陶瓷。20世纪80年代，华东化工学院、上海科技大学、上海电瓷厂、中国科学院上海硅酸盐研究所、西安交通大学、清华大学、华中科技大学、华南理工大学等相继从事这类研究。

目前，我国有许多产生企业从事氧化锌高压压敏电阻片及避雷器等输变电设备产品的研发、生产和销售。欧洲的绝大部分知名企业均在我国建立独资公司，产品返销欧洲。广东风华高新科技集团有限公司、河南金冠、广东顺络等企业在低电压电子产品中应用的多层片式压敏陶瓷方面都有很好的研发和生产基础。

近年来，中国科学院上海硅酸盐研究所、四川大学、华南理工大学、西安电子科技大学、上海大学、山东大学等承担国家和地方项目，解决了一系列生产问题而提高了企业的经济效益。

4.2 热敏陶瓷

从20世纪60年代开始，我国开展了对正温度系数(PTC)热敏电阻的科研并逐步发展到了生产。1990年，国家科委组织科研院所和企业对PTC热敏电阻及应用器件进行攻关，使PTC热敏电阻进入快速发展时期，到目前己形成多个年产5 000万只的骨干大厂，分布在山东、广东、浙江、四川、湖北、江苏等地，部分产品质量已达到或接近国外著名公司同类产品的水平，部分产品已出口日本、美国、印度、韩国等国家。

热敏陶瓷电阻器一般可分为正温度系数(PTC)和负温度系数(NTC)两类。PTC热敏陶瓷电阻器是以BaTiO3或BaTiO3固溶体为主晶相的半导体陶瓷元件。在某一特定的温度范围内，阻值随温度的增加而急剧增加，表现出所谓的PTC效应。

在PTC陶瓷材料学及其制备工艺学的研究方面，中国科学院上海硅酸盐研究所、中国科学院沈阳金属所、电子工业部715厂、华中理工大学(现华中科技大学)、清华大学、西安交通大学、上海大学等在国内起步较早，己形成多项技术专利和学术专著，在国内广泛推广生产及其应用。20世纪90年代，华南理工大学开始研究汽车空调用PTC加热器。近年来，陕西科技大学开始进行BaTiO3基PTC陶瓷的半导化研究。上海硅酸盐研究所、天津大学、聊城大学、中南大学、陕西科技大学、上海大学、桂林电子技术大学等都开展了相关的研究，使我国的热敏陶瓷研究进入了一个新的研究与应用阶段。

4.3 气敏陶瓷

常见的气敏半导体陶瓷材料的气敏特性都是由于表面物理吸附、化学吸附或物理化学吸附引起表面能态发生改变从而导致材料电导率的变化。气敏材料主要有SnO2系、Fe2O3系、V2O3系、V2O5系、ZrO2系、NiO系、CoO系及稀土过渡金属氧化物系。SnO2气敏传感器至今仍是应用最广和性能最优的一种。选择纳米级材料可以大幅度提高SnO2气敏陶瓷传感器的气敏性能。ZrO2氧敏传感器在汽车的应用近年来取得了很多进展。开发和使用TiO2和CoO+MgO系陶瓷氧敏传感检测汽车排气比用ZrO2氧气敏传感器更适用。采用集成电路工艺把超微粒薄膜集成在硅衬底上，制成对还原性气体灵敏度很高的气敏元件是一种很有发展前途的新型半导体气敏传感器。

目前，我国也有许多厂家生产气敏陶瓷元件，气敏元件传感器已列为国家重点支持发展的产品。据行业协会统计，1998年全国气敏元件总产量已超过600万只。

4.4 湿敏陶瓷

20世纪60年代初期，我国开始研究湿敏传感器，到20世纪70年代末80年代初，普遍引起重视并投入了相当力量。起步较早的单位有：中国建筑科学院空气调节研究所、中国科学院上海硅酸盐研究所、西安交通大学、天津大学、中国科学院新疆物理研究所等。主要研究对象是半导体陶瓷类湿敏传感器。目前主要使用电阻式陶瓷湿敏传感器。最近对致密型湿敏材料的研究取得了一些进展。

湿敏陶瓷是具有当环境温度变化而电性质相应变化的一类材料，大部分是利用微孔吸附水分与晶粒表面作用使电导发生变化，制成湿敏传感器。常见湿敏陶瓷有MgCr2O4-TiO2系、SiNa2O-V2O5系、ZnO-Li2O-V2O5系、ZnO-Cr2O3系、Fe2O3、Fe3O4、Ni2O3等。近年来,ABO3型材料的研究对湿敏陶瓷的发展和制作湿敏传感器有很大推进作用。

4.5 光敏陶瓷

在光的照射下，半导体陶瓷的一些电性质会发生变化。陶瓷电特性的不同及光子能量的差异可能产生光电导效应，也可能产生伏特效应。利用这些效应可以制造光敏电阻和光电池。典型的产生光电导效应的光敏陶瓷有CdS、CdSe等；典型的产生光生伏特效应的光敏陶瓷有Cu2S-CdS、CdTe-CdS等。Cu2S-CdS陶瓷太阳能电池虽在转换效率方面比不上硅太阳能电池，但成本低，而且耐辐射能力比硅太阳能电池强，因此适宜在空间或地面某些特殊装置中用作小功率电源。尤其在我国西部地区广漠无垠的沙漠或草原上，利用其丰富的日照条件，解决部分用电电源是很有前途的，但是Cu2S-CdS陶瓷太阳能电池存在转换效率不高和易于老化的缺点，需要进一步研究解决。CdTe-CdS陶瓷太阳能电池是一种厚膜型电池，采用厚膜工艺生产过程易于自动化、成本低，是一种很有前途的陶瓷太阳能电池。

5 生物陶瓷

20世纪70年代，我国开始生物陶瓷的研究和应用。从最初的生物惰性陶瓷到生物活性陶瓷，直到现在正在研究之中的具有生物应答特性的功能仿生型生物陶瓷材料，经历了从无到有的发展历程过程。

5.1 生物情性陶瓷

始于20世纪70年代的生物陶瓷研究首先是从生物惰性氧化物材料(如氧化铝、氧化锆陶瓷以及热解碳等)开始的。70年代末，武汉理工大学在氧化铝质生物陶瓷的实验室研究方面取得较大进展。1979年，沈阳军区解放军203医院成功完成的国内第一例纯刚玉-双杯式人工髋关节表面置换术，揭开了我国生物陶瓷应用的序幕。随后，成功制成的全髋关节氧化铝质生物陶瓷在武汉同济医科大学进行了近30例临床应用取得成功。这项成果于1985年获国家科技进步三等奖。

20世纪60年代，沈阳金属所、兰州碳素厂、吉林碳素厂开始进行碳质人工心脏瓣膜和碳质人工骨、人工关节和人工齿根的研究与生产，1979年将碳质材料应用于临床。1984年，吉林碳素厂研究所与吉林市第一人民医院合作，应用碳-钛组合式人工骨植入33例、碳质人工股骨头表面置换7例、碳质肱骨头3例等均收到较满意效果。

我国于1974年以后进行玻璃陶瓷用于人工关节的研究，并以Ag为晶核剂，生成了以Li2O·SiO2为主品相和少量SiO2、β-Li2O、Al2O3为晶体的玻璃陶瓷材料。另外，我国也对SiO2-Al2O3-MgO-TiO2-CaF2系列玻璃陶瓷进行了大量的研究。

5.2 生物微晶玻璃和生物活性陶瓷

1)生物活性微晶玻璃(玻璃陶瓷)。20世纪80年代，华西医科大学、浙江大学、华东理工大学、西北轻工业学院、大连轻工业学院及上海硅酸盐研究所等院所开始研究生物活性微晶玻璃陶瓷，为我国生物活性玻璃的研究奠定了坚实的基础。2000年以后，华南理工大学、同济大学和中国科学院上海硅酸盐研究所等在新型生物活性玻璃研究方面取得了长足进展。目前已开发了数种用于皮肤难愈创面修复的生物活性玻璃粉剂、膏剂和贴剂，在皮肤烧伤、外伤、褥疮、糖尿病性溃疡、麻风病溃疡等方面的治疗取得良好效果。

2)生物活性陶瓷与制品。生物活性陶瓷材料的组成中含有能够通过人体正常的新陈代谢途径进行置换的钙和磷等元素，或含有能与人体组织发生键合的羟基等基团。研究并应用较多的生物活性陶瓷是羟基磷灰石(Hydroxyl-Apatite，HA)。

1982年，我国人工合成了羟基磷灰石材料。四川大学、武汉工业大学、山东工业陶瓷研究设计院、华南理工大学、中国科学院上海硅酸盐研究所、北京市口腔医学研究所等单位都成功地研制了羟基磷灰石陶瓷，并进行了大量临床应用研究。

1986～1996年期间，山东工业陶瓷研究设计院在生物活性陶瓷材料及制品开发中取得了重要突破进展。研制的羟基磷灰石植入陶瓷牙、羟基磷灰石陶瓷人造骨、复方羟基磷灰石糊剂、生物活性骨水泥、羟基磷灰石陶瓷耳听骨、下颌骨、多孔生物陶瓷镶块等系列制品在山东六大城市近百家医院成功应用500余例。

20世纪90年代以来，武汉工业大学(现武汉理工大学)在磷酸三钙陶瓷的制备及应用方面做了大量工作，并生产出磷酸钙系列人工骨产品。20世纪90年代，华南理工大学成功研制出具有可调控降解性能、高生物活性、良好皮肤急慢性创伤愈合的新型陶瓷。

四川大学生物材料工程研究中心研究发现，磷酸钙陶瓷具有骨诱导能力使磷酸钙陶瓷具有骨诱导性的科学理论在国际上逐渐得到认可，同时为具有骨诱导性的磷酸钙生物材料的临床应用提供了实验的依据，并为研制拥有自主知识产权的骨诱导性骨修复材料奠定了基础。

5.3 结构仿生型生物陶瓷复合材料

2002年，Hench教授在《Science》上撰文提出第三代生物医学材料的理念，认为第三代生物医学材料将能够在分子水平上激发特定的细胞响应，亦即具有细胞和基因激活作用。清华大学、华南理工大学、四川大学、华东理工大学、上海硅酸盐研究所等单位在这一方向开展了卓有成效的研究工作。华南理工大学的“仿生功能化与个性化的骨组织修复体”研究成果获得了2010年第38届日内瓦国际发明展银奖，使我国生物陶瓷的研制水平跻身于世界先进行列。

目前，初步形成的生物陶瓷产业化机构或公司有：国家生物医学材料工程技术研究中心(四川大学)、武汉理工大学生物材料与工程研究中心、上海贝奥路生物材料有限公司、上海倍尔康生物医学科技有限公司、武汉华威生物材料工程有限公司，以及上海瑞邦生物材料有限公司、湖南共创骨生物工程材料有限公司、武汉国安科技有限公司、武汉和瑞康商贸有限公司等。

6 多孔陶瓷及无机膜制品

6.1 多孔陶瓷过滤元件

多孔陶瓷是一种以耐火原料(如刚玉质、石英质、硅藻土质等)为骨料、配以结合剂、造孔剂等，成形后经高温烧成的陶瓷过滤材料。结构内部包含大量、贯通的可控孔径的微细气孔，具有气孔分布均匀、透气性好、耐高温、高压、耐腐蚀等特性。广泛用于气-气、气-固、液-固分离等领域，可作为分离、过滤、布气和消声元件使用。

1949～1978年是多孔陶瓷制品的起步生产与发展时期。20世纪50年代初，沈阳的东北工业部建筑材料工业管理局技术研究室和沈阳陶瓷厂开始研制和试生产多孔陶瓷。主要品种有陶瓷砂滤棒(φ70 mm×500 mm×15 mm)和多孔陶瓷板(φ500 mm×250 mm×25 mm)。后来，在北京成立的重工业部建筑材料工业管理局建筑材料工业试验所，继续进行“在液体中分散气体所用的多孔质窑业制品通风管的研究”和“水泥及粉状物料压缩空气输送斜槽和料仓用多孔板(气化板)”试验。

进入60年代后，中国建筑材料科学研究院继续进行多孔陶瓷制品的研究，推广至北京陶瓷厂生产，后因其他材质的汽车滤芯的替代而停产。

20世纪70年代初，山东工业陶瓷研究设计院继续开展大型微孔陶瓷管的试制、咸阳陶瓷厂生产的刚玉质管状和板状多孔陶瓷制品得到广泛应用。1978年，山东工业陶瓷研究设计院的“蜡灌注法生产大规格多孔陶瓷管”和咸阳陶瓷厂的“刚玉质陶瓷制品”分别获全国科技大会奖。同时，天津过滤器厂、天津陶瓷厂、北京市陶瓷厂、唐山陶瓷厂、大连耐火材料厂、苏州日用瓷厂、沈阳陶瓷厂、江西萍乡瓷厂、景德镇人民瓷厂等企业也相继生产板状或管状多孔陶瓷制品。

1978年后，多孔陶瓷的制作工艺多样化、产品标准化，并向整机发展，材质更多，应用领域更为广泛。

1990年起，山东工业陶瓷研究设计院开始起草制订多孔陶瓷制品的相关标准。主要有《多孔陶瓷产品通用技术标准》(GB/T 16533-1996)、《多孔陶瓷压缩强度试验方法》(GB/T 1964-1996)、《多孔陶瓷弯曲强度试验方法》(GB/T 1965-1996)、《多孔陶瓷孔道直径试验方法》(GB/T 1967-1996)、《多孔陶瓷渗透率试验方法》(GB/T 1969-1996)及《多孔陶瓷耐酸、耐碱性能试验方法》(GB/T 1970-1996)等。

20世纪90年代以后，多孔陶瓷制品在滤盘加压过滤机中的应用，开创了多孔陶瓷在动态机械中应用，开辟了一条新途径，在冶金选矿中得到应用。其他过滤设备在制酒行业过滤与脱碳及医疗卫生部门洗涤等工段中发挥了效用。江苏宜兴非金属化工机械厂有限公司、宜兴陶瓷研究所、山东工业陶瓷研究设计院、河北省沧县陶瓷厂是主要的研究和生产单位。

6.2 陶瓷膜材料与制品

20世纪80年代末期，我国开始研究陶瓷膜材料，90年代取得进展。南京工业大学、天津大学、四川联合大学、中国科技大学、东北大学、中国科学院上海硅酸盐研究所、成都有机化学研究所、山东工业陶瓷研究设计院、宜兴非金属化工机械厂有限公司、湖南湘瓷科艺股份有限公司等相继开展这方面研究和开发。南京工业大学的“无机陶瓷微滤膜成套装置与应用技术”填补了陶瓷膜系统产品的国内空白。

1999年，南京工业大学与上市公司皖维高新联合成立了皖维久吾高科技发展有限公司，2000年进行股份制改制后成立江苏久吾高科技股份有限公司，现已发展成为一个生产无机陶瓷膜及膜分离成套应用系统的大型专业化高新技术企业。主要生产品种有：膜元件系统(含单通道、19通道、37通道等5种规格)，膜组件系列(包括1芯、7芯、19芯和37芯4种产品) 以及系统组装成套设备。

2005年，中材高新材料股份有限公司过滤陶瓷部用陶瓷纤维与多孔陶瓷复合材料制成过滤元件再组合成集清洗过滤、再生和自动控制于一体的高性能热气体除尘装置，用于洁净煤燃烧发电系统(PEBC和IGCC发电系统等)和其他高温气体净化中。

目前，陶瓷膜的主要材质有Al2O3膜、SiO2膜、TiO2膜和ZrO2膜等。

6.3 泡沫陶瓷制品

泡沫陶瓷是一种低密度(0.25～0.65 g/cm3)、高气孔率(60%～90%)、大比表面积、耐高温、耐化学侵蚀，且具有三维网络骨架结构的新型工业陶瓷制品，广泛用于高温熔体的过滤介质、催化剂载体、布气材料及化工反应塔、吸收塔中的填料等。

1985年，山东工业陶瓷研究设计院开始研究和开发堇青石质、高铝质泡沫陶瓷。

20世纪90年代以后，江苏省陶瓷研究所、北京科技大学、重庆渝西化工厂、山东工业陶瓷研究设计院、济南圣泉集团股份有限公司、佛山市非特新材料有限公司、丹阳市大海过滤器材有限公司、广东省佛陶集团金刚新材料有限公司、苏州佳鑫陶瓷新材料有限公司、山东硅苑新材料科技股份有限公司等单位，分别先后开发大型泡沫陶瓷过滤器、增加新材质、组织和扩大泡沫陶瓷的生产。新材质有用于钢铁过滤的氧化铝泡沫陶瓷、部分稳定ZrO2泡沫陶瓷等。圣泉集团股份有限公司先后开发了FCF-1(铸钢用)、FCF-2(铸铁用)和FCF-3(铸铝和有色合金用)三种类型产品，2007年建成年产1万m3的泡沫陶瓷过滤器生产线。2008年，泰安市岱峰新材料有限公司自行开发了氧化镁质泡沫陶瓷并建成年产5万片100 mm×100 mm过滤片的生产线，用于镁合金铸件过滤。山东理工大学开发了用凝胶注模成形技术制备耐温ZrB2-Al2O3质泡沫陶瓷的为新工艺。

2001年，山东工业陶瓷研究设计院起草制订了《泡沫陶瓷过滤器》(JC/T 859-2001)行业标准。

6.4 蜂窝陶瓷制品

20世纪50年代末期，中国科学院上海硅酸盐研究所开始采用热压注工艺生产红外陶瓷辐射板。60年代初，北京玻陶研究院用该工艺完成了“陶瓷质煤气红外辐射器的研究”，使蜂窝陶瓷在陶瓷坯体干燥中发挥效用。

1977年，山东工业陶瓷研究设计院采用注浆工艺试制“反渗透动力膜系统用蜂窝状多孔陶瓷支撑件”获得成功。1983年，采用挤出工艺开展汽车尾气净化用挤出蜂窝陶瓷载体的研制。北京工业大学与大华陶瓷厂合作，采用蜡压注工艺生产堇青石质尾气净化用多孔陶瓷获得成功，1990年年产量达3万件。

山东工业陶瓷研究设计院承担了国家“七五”科技攻关项目“壁流式蜂窝陶瓷滤芯的研制”；“八五”至“九五”期间，进行了挤出工艺生产蜂窝陶瓷中试，达到连续化生产的水平；1998年起草制订了《蜂窝陶瓷》(JC/T 686-1998)行业标准。

20世纪80年代中期，宜兴非金属化工机械厂有限公司与中国科学院上海硅酸盐所等单位合作开始用挤出工艺生产蜂窝陶瓷制品，生产能力达600万L/年。

进入21世纪后，江西萍乡市元创蜂窝陶瓷制造有限公司、江西省科兴特种陶瓷有限公司、江西省三元环保陶瓷有限公司和萍乡市博鑫精细陶瓷有限公司等单位也开始生产蜂窝陶瓷，产品主要用于工业废气处理等体系中的催化剂载体。

从21世纪开始，采用了把催化剂材料直接制成蜂窝陶瓷体用于脱硝环保工程。2004年，成都东方凯特瑞环保催化剂有限公司开始从德国等购置设备，2006年投产，产量达6 000 m3/年左右。浙江瑞基催化科技有限公司聘请德国、日本等国专家，建造2万 m3/年的生产线。重庆中电投远达工程有限公司和青岛电力华拓环保有限公司分别引进美国和韩国技术，建造生产能力为8 000～10 000 m3的生产线。

2010年10月30日，在由江苏省江都市人民政府在北京举行的新成果新产品发布会上，由峰业电力环保集团旗下的江苏万佳电力环保有限公司与华北电力大学合作攻关的我国首个火力发电厂燃煤锅炉用高科技蜂窝式SCR脱硝陶瓷催化剂产品正式推向市场，各项参数性能和指标均达到或超过国外同类产品水平，结束了此类脱硝催化剂完全依赖进口的局面。

7 高温结构陶瓷

7.1 高温陶瓷保护管

高温陶瓷保护管主要用于电炉发热体保护、热电偶保护、电绝缘管等，材质有高铝瓷、刚玉瓷、氧化镁等。20世纪50年代初，中国科学院上海硅酸盐研究所开始研制和生产氧化铝高温陶瓷保护管。60年代中期，北京建材研究院开展高温保护管的试验。同时，沈阳陶瓷厂、唐山第十瓷厂等单位开始大批量生产各种规格的氧化铝保护管。80年代以后，我国开始开发和生产氧化镁质高温保护管。目前，我国自己生产的各类陶瓷高温保护管可基本满足国民经济发展的需要。

7.2 陶瓷辊棒

陶瓷辊棒是陶瓷辊道窑的重要部件，材质有刚玉一莫来石质、熔融石英质、反应烧结碳化硅质、再结晶碳化硅质等。

1)刚玉一莫来石质陶瓷辊棒。1983年，广东省佛山市石湾耐酸陶瓷厂从意大利引进国内第一条辊道窑生产陶瓷墙地砖获得成功。1984年，佛山市陶瓷研究所开始立项研发陶瓷辊棒。1986年，佛山市陶瓷研究所研制成功用冷等静压成形工艺生产刚玉-莫来石质陶瓷辊棒技术，用该技术生产的陶瓷辊棒被注册为“金刚牌”，一举打破了窑炉辊棒长期依赖进口的局面。

1985～1986年，山东工业陶瓷研究设计院和淄博华岩工业陶瓷集团公司相继开发了堇青石-莫来石质陶瓷辊棒。1988年，山东工业陶瓷研究设计院起草制定了《辊道窑用陶瓷辊》(JC/T 413-1988)行业标准，后更新为JC/T 413-2005。

2)熔融石英辊棒。1988年，山东工业陶瓷研究设计院采用国内独创的注浆成形技术和动态注凝成形技术开发出玻璃水平钢化炉用精细熔融石英耐火辊、金属带材热处理炉用精细熔融石英耐火空心辊等产品，获1997年得国家科技进步三等奖，使我国成为世界上第三个能够自行生产这类产品的国家。

法资维苏威赛路珂陶瓷(苏州)有限公司、苏州创新陶瓷有限公司、天津金耀特色陶瓷有限责任公司等相继建厂生产石英辊棒。

3)碳化硅陶瓷辊棒及精细窑具。20世纪80年代，机械部郑州三磨研究所博爱高温材料厂开始生产氮化硅结合碳化硅窑具，用作窑炉的棚板、隔焰板、高温高速喷嘴、冶金炉内衬、铝电解槽内衬等而取代黏土结合碳化硅窑具。郑州市窑神窑具有限公司、淄博恒世科技发展有限公司、连云港云昌特种耐火材料有限公司等企业也生产这类产品。

1995年，沈阳星光技术陶瓷有限公司、潍坊华美精细技术陶瓷有限公司和唐山福赛特精细技术陶瓷有限公司相继成立，制造高级碳化硅窑具，广泛用于日用陶瓷、卫生陶瓷、电子陶瓷辊道窑的高温烧成带，标志着我国碳化硅窑具的制造步入了全新的发展阶段。

7.3 陶瓷发动机部件

1986～1990年“七五”期间，在国家科委的组织下，中国科学院上海硅酸盐研究所、清华大学、山东工业陶瓷研究设计院、中国建筑材料科学研究院等数十个单位协同攻关，研制成一系列陶瓷发动机用关键零部件，包括活塞顶盖、涡轮转子、气门、电热塞、摇臂镶块、排气管等。把活塞顶灯陶瓷部件装配成发动机，不仅顺利通过了台架试验，而且在大型公共汽车上完成了上海至北京间的往返装车路试，使我国成为世界上少数几个有能力进行陶瓷发动机装车路试的国家之一。这种由陶瓷部件装配的发动机，燃油效率高，无需水冷却系统，特别适用于沙漠地区等恶劣环境。1994年5月底，在上海召开的第五次发动机用陶瓷材料及部件国际讨论会，广泛地反映了我国在高温结构陶瓷领域的成就以及它们在发动机上的应用。

7.4 陶瓷坩埚

1)熔融石英陶瓷坩埚。熔融石英陶瓷坩埚是太阳能电池用多晶硅铸锭炉的关键部件，作为装载多晶硅原料的容器要在1 500 ℃以上的高温下连续工作50 h以上。

21世纪初，山东工业陶瓷研究设计院是国内最早掌握光伏太阳能多晶硅铸锭用精细熔融石英耐火坩埚制备及工业化生产技术的单位，也是世界上第四家掌握该生产技术的单位。2004 年，光伏太阳能多晶硅铸锭用精细熔融石英耐火坩埚获国家级重点新产品称号。随后，完成了720 mm×720 mm方形坩埚的试制。2007年，江西中材太阳能新材料有限公司建成年产20 万支石英坩埚生产线，主要品种有：1 100 mm×1 100 mm×550 mm等8种规格。

1995年9月，原锦州155厂石英坩埚分厂(现属法国圣戈班公司)委托秦皇岛玻璃工业设计院研制和开发φ152～355 mm(6～14英寸)高纯度电弧离心石英坩埚的生产设备和工艺技术。在消化吸收引进的日本东芝公司同等规模石英坩埚生产线的基础上，于1996年研制出具有日本东芝公司水平的石英坩埚生产线，联合试车一次成功。1996年10月，又开始研制开发φ355～508 mm(14～20英寸)大直径高纯度电弧离心石英坩埚的生产设备和工艺技术，建成生产能力2万支/年的电弧坩埚生产线，1997年底联合试车一次成功。产品填补国内空白，技术达到国际先进水平，1998年被评为国家级新产品。

2)氧化铝陶瓷坩埚。氧化铝陶瓷坩埚用于各种实验室金属、非金属样品分析及熔料，是烧制彩电粉、荧光粉、稀土材料、贵金属材料、焙烧高、中低陶瓷电容器、NTC、PTC、压电陶瓷及钴酸锂，锰酸锂粉末的最佳焙烧容器。根据使用要求，常用的规格形状的产品有弧形氧化铝刚玉坩埚、方形氧化铝刚玉坩埚、长方形氧化铝陶瓷刚玉坩埚、圆柱形陶瓷刚玉坩埚、氧化铝刚玉管及各种异形氧化铝陶瓷坩埚等。

3)氧化锆坩埚氧。氧化锆坩埚纯度可达到99.9%、密度为6.00 g/cm3，最高使用温度为2 200 ℃，主要用在熔炼贵金属如铂金、钯金、铑等及高温晶体粉末，是理想的实验高温耐火制品。

4)碳化硅坩埚。碳化硅坩埚以反应烧结碳化硅、再结晶碳化硅、氮化硅结合碳化硅为主要材质，可应用于冶金、化工、玻璃等领域的各种粉体烧结和金属冶炼及造纸行业的脱水元件以及各种研磨件。

5)氮化硅坩埚。氮化硅坩埚是采用冷等静压(CIP)素坯成形，再进行机械加工至准确尺寸，然后放入高温反应烧结炉进行反应烧结制成。最高耐温可达1 400 ℃，特别适用于太阳能新能源和生物新材料领域的高纯冶炼，目前有外径120 mm、内径110 mm、高150 mm的圆柱形氮化硅坩埚。

6)钛酸铝坩埚与升液管。钛酸铝(Al2TiO3)的熔点为1 860 ℃，选择适宜的稳定剂可制出膨胀系数趋于零的材料，是迄今发现的唯一高熔点、低膨胀系数，且具有实用性的陶瓷材料。1989年，山东工业陶瓷研究设计院开始研究钛酸铝陶瓷材料。2000年，批量生产钛酸铝升液管。钛酸铝升液管主要用于汽车铝合金轮毂的高温压力浇注成形时的升液管。河北石家庄、淄博泰晟工贸公司亦有生产。

7)氧化镁陶瓷坩埚。氧化镁陶瓷坩埚的材质为高纯氧化镁，广泛应用于有色、航空、精密铸造及高能磁性材料等行业，是中频炉，高频感应炉最理想的盛钢熔融容器。最高使用温度1 800～2 300 ℃。

7.5 陶瓷天线罩和火箭喷管

7.5.1 陶瓷天线罩

陶瓷天线罩是保护导弹导引头天线在恶劣环境下能正常工作的一种装置，直接影响导弹的制导精度。天线罩材料经历了氧化铝陶瓷、微晶玻璃、石英陶瓷、陶瓷基复合材料的发展路径，并逐步向宽频带、多模通讯与精确制导方向发展。

1)氧化铝陶瓷天线罩。氧化铝是最早应用于天线罩的单一氧化物陶瓷，成功地用于麻雀Ⅲ导弹和响尾蛇导弹。20世纪60年代中期，北京建材研究院及咸阳陶瓷厂等单位开始研究氧化铝陶瓷雷达天线罩。目前，氮化硼(BN)改性氧化铝复相陶瓷的研究取得了良好效果，弥散的BN颗粒显著地改善了氧化铝陶瓷的脆性而获得了较好的抗热冲击性能。

2)微晶玻璃(玻璃陶瓷)天线罩。微晶玻璃是美国康宁公司为配合美国海军“小猎犬”导弹计划于1955～1956年生产的以TiO2为晶核的Mg-Al-Si系微晶玻璃(牌号9606)。20世纪70年代，中国科学院上海硅酸盐研究所开始研制的3-3微晶玻璃是国内第一种高温天线罩材料，成功用作超音速中低空防空导弹天线罩。后在上海玻璃钢研究所批量生产。

3)熔融石英陶瓷和石英纤维织物增强石英复合材料天线罩。20世纪末，上海玻璃钢研究所和山东工业陶瓷研究设计院分别采用泥浆浇注或凝胶注工艺制备熔融石英陶瓷天线罩。同时，航天材料与工艺研究所及山东工业陶瓷研究设计院等单位开发了一种用于制作天线罩的熔融石英纤维增强氧化硅材料。航天材料及工艺研究所、山东工业陶瓷研究设计院等单位采用石英纤维织物浸渍硅溶胶工艺研制的石英纤维增强二氧化硅基复合材料，已在型号上应用。

4)氮化硅天线罩。20世纪70年代起，氮化硅材料受到高度重视。在开发耐高温、宽频带、低瞄准误差天线罩方面，研究以氮化硅为基本组成的陶瓷基复合材料天线罩是西方发达国家的主要目标之一。

21世纪初，天津大学以国产纳米氮化硅粉体为主要原料，通过选用合适的堇青石和锂辉石作为烧结助剂，在以流动的高纯氮气作为控制气氛的条件下，最佳烧结温度为1 550 ℃，制各出介电常数为4～5，介电损耗为0.005～0.007，抗弯强度为160 MPa的天线罩材料，并重点研究材料的烧结机理。国内其他单位也正处于试制阶段。

国防科技大学采用PIP工艺制备了石英纤维增强氮化硅/氮化物陶瓷。西北工业大学采用CVI工艺设计了一种与纤维预制体具有类似孔隙结构的团聚颗粒预制体(由氮化硅粉末和树脂乙醇溶液或硅溶胶团聚成形制得)。

5)氮化硼体系。氮化硼陶瓷具有比氮化硅陶瓷更好的热稳定性和更低的介电常数、介电损耗，是为数不多的分解温度能达到3 000 ℃的化合物之一，而且在很宽的温度范围内具有极好的热性能和电性能的稳定性，但机械强度偏低，抗雨蚀性不足，难以制成较大形状的坯件，目前尚未在天线罩上得到真正应用，主要用作一种天线窗介电防热材料。哈尔滨工业大学研究了BN颗粒增强熔石英高温介电材料。山东工业陶瓷研究设计院研究了高性能透波Si3N4-BN基陶瓷复合材料，BN含量30%、室温抗弯强度160 MPa、弹性模量为99 GPa、介电常数为4.0左右。

6)磷酸盐体系。在航天透波材料领域获得实际应用的主要是硅质纤维增强磷酸铝、磷酸铬及磷酸铬铝复合材料，用于透波天线罩材料的磷酸盐的分子结构式为Me(H2P) ·Me(H2P) (Me为+3价金属离子)。磷酸盐复合材料的制备工艺为纤维织物预处理、磷酸盐真空浸渍、在1～1.5 MPa压力和150～200 ℃条件下固化。复合固化后的复合材料在1 200 ℃以下的物理性能良好。这类材料在巡航导弹、反导型、战术型导弹及航天飞机上获得了应用。目前，我国正处于试制阶段。

7.5.2 火箭喷管

西北工业大学利用碳纤维增强碳化硅(C/SIC)复合材料制成的陶瓷喷管与现有钛合金、铌合金金属喷管相比具有更高的使用温度、更好的抗氧化抗热震性能、非常低的密度，在液体火箭发动机领域具有广阔的应用前景。中国国防科技大学采用先驱体浸渍裂解工艺制备的C/SiC陶瓷喷管表现出结构强度好、内外表面光洁、型面尺寸精确稳定、抗氧化性能好、抗冲刷能力强、低温气密性高、工作寿命长等诸多优点，产品综合性能达到同类产品的国际先进水平。目前，C/SiC陶瓷喷管已实现小批量生产，现有产品种类达10余种，交付产品数量200余台，产品交付合格率达100%。

(未完待续)