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1、特种陶瓷也被称为先进陶瓷、现代陶瓷、新型陶瓷、高性能陶瓷、高技术陶瓷和精细陶瓷。它主要是指以高纯度人工合成的无机化合物为原料、采用现代材料工艺制备的、具有独特和优异性能的陶瓷材料。按性能不同特种陶瓷可分为结构陶瓷和功能陶瓷。结构陶瓷又叫做工程陶瓷是主要利用陶瓷的强度、刚度、韧性、耐磨性、硬度、疲劳强度等力学性能的陶瓷材料主要种类有高强度陶瓷、超高温陶瓷、超低温陶瓷、高韧性陶瓷、超硬度陶瓷和纳米陶瓷等。功能陶瓷是主要利用陶瓷的电、磁、光、声、热等性能及其耦合效应的陶瓷材料主要种类有电子陶瓷、敏感陶瓷、光学陶瓷、生物陶瓷、磁性陶瓷和超导陶瓷等。功能陶瓷中大约是电子陶瓷它包括铁电陶瓷、压电陶瓷、半导
2、体陶瓷、电介质陶瓷电绝缘陶瓷和电容器陶瓷等。按化学合成不同特种陶瓷还可分为单相陶瓷和复合陶瓷协和陶瓷。此外陶瓷粉料也是特种陶瓷的重要组成部分。与传统陶瓷相比特种陶瓷具有高强度、高硬度、耐高温、耐磨损、电特性强等多种优异特性它原料来源广、生产吨位小、利润高广泛应用在电子、通信、航空航天、冶金、机械、汽车、石油化工、能源、生物和环保等国民经济支柱和基础产业以及国防建设是现代制造业特别是高新技术应用中不可缺少的关键材料代表着现代材料发展的主要方向被誉为继金属材料和有机高分子材料后材料科学与工程技术领域的“第三次材料革命”。特种陶瓷是我国高技术产业的重点领域之一。我国电子信息、汽车、化工、建材、轻工及
3、国防建设都对特种陶瓷产生巨大需求市场前景十分广阔。预计年我国特种陶瓷产业要实现产值亿元人民币。我国今后要更加注重特种陶瓷的实际应用开发和市场培育注重高性能与低成本的有机结合。特种陶瓷国内市场现状与展望俞前北京新材料发展中心我国的特种陶瓷发展特点研发先行带动产业化我国十分重视特种陶瓷的开发应用起步早投入大涉及部门多。在特陶种类上我国几乎对所有特种陶瓷材料都进行着研究、表特种陶瓷的分类及应用种类高强陶瓷超硬陶瓷电子陶瓷超导陶瓷磁性陶瓷光学陶瓷生物陶瓷性能以上高温短期使用以上高温长期使用高强韧性、超塑性等热稳定性及化学稳定性好等压电、光电、电光等超导性能磁导率和矫顽力大硬度高透明、红外光、荧光性能好
4、生物和化学功能应用空间和军事技术、航空航天发动机、柴油机耐热部件等航空航天、模具、轴承、密封环、阀门、化工设备、高速切削刀具、防弹装甲等电子工业电子元器件电子、能源、信息、交通、生物医学等微波器件、量子无线电等激光技术、发光材料、光导纤维等生物器官等高温陶瓷新材料产业开发和生产目前已形成比较完整的研发体系在高温超导陶瓷等尖端高技术陶瓷的理论研究和实验水平处于世界领先地位。近年来我国已将特种陶瓷作为发展高技术产业的一个重点在基础和应用基础及产业化方面加大投入仅“七五”、“八五”期间我国就投入亿元人民币用于开发特种陶瓷其中用于汽车陶瓷发动机的研究经费就达人民币万元。军用为主转变为民用为主我国的特种
5、陶瓷是世纪年代为支撑“两弹一星”而起步的主要是为核试验和航空航天配套开发耐高温、耐烧蚀的特种陶瓷材料。现应用重点已转到以民用为主。生产普通件逐步发展为生产核心件目前我国能生产大多数特种陶瓷普通电子陶瓷和结构陶瓷如集成电路基板、瓷介电容、电阻、电感、磁性材料、蜂鸣器、滤波器等压电陶瓷无线电频率元件中铝瓷、高铝瓷、电真空瓷、纺织瓷件莫来石堇青石窑具电熔石英、电熔刚玉等已能大批量生产产品质量稳定已占领一定的国际市场但许多核心电子陶瓷元器件还依赖进口。市场及行业现状行业结构与年前相比目前我国特陶行业结构变化巨大私营企业、外资企业的数量和比重迅猛增加特别是外资企业增长势头迅猛约占我国全部特陶企业的左右。
6、当前在电子陶瓷行业中股份制和三资企业市场竞争力最强。我国特陶市场的开放和市场规模的潜力吸引许多国外企业纷纷进入投资不断增加规模逐步扩大其投资模式已从最初的产品输入经销产品到生产输入投资设厂再到应用研究输入设立实验室对我国本土特陶企业带来巨大挑战。市场规模年我国特种陶瓷产品销售额亿元人民币约合亿美元其中电子陶瓷约占约亿元结构陶瓷占约为亿元。相当于日本的、美国的与欧洲的市场规模相当。年特种陶瓷产品产值将达到亿元。表年和年我国特种陶瓷行业的基本情况对比年份生产企业数个约科研机构数个约从业人员万人产值亿元资料来源中国工程院、中国科学院我国建筑材料发展现状及迈入新世纪对策咨询报告年月。年我国特种陶瓷在无
7、机非金属新材料大领域玻璃纤维、玻璃钢复合材料、特种玻璃及深加工玻璃、石英玻璃、特种陶瓷、人工晶体总需求亿元中以的比例占首位。产品结构主要生产产品主要产品超细陶瓷粉体产品系列、电子陶瓷产品系列、高性能结构陶瓷产品系列、敏感陶瓷、生物陶瓷、红外陶瓷、化工防腐陶瓷、过滤净化陶瓷等部分产品如石英晶体、氧化碲等压电陶瓷已进入世界先进行列。功能陶瓷我国功能陶瓷已形成产业功能陶瓷与电子工业配套已初具规模主要生产陶瓷基片、陶瓷电容器、陶瓷滤波器、压电陶瓷、敏感陶瓷、磁性陶瓷和绝缘陶瓷等。拥有亚洲最大的熔融石英陶瓷生产基地。结构陶瓷结构陶瓷起步晚经过年奋斗已初步实现了产业化氧化锆结构陶瓷、耐磨陶瓷等产品的水平性
8、能已达到国际先进水平。氧化锆研磨介质及制品年生产能力年产量约为氮化硅陶瓷混合轴承年生产能力为万套年产量约为万套氮化硅陶瓷刀具年生产能力为万片年产量约为万片。陶瓷原料我国特种陶瓷原料如氧化锆高纯超细粉、氧化铝超细粉都已形成的产能氮化硅陶瓷纳米级超细粉已形成规模。主要产品需求我国特种陶瓷的市场需求巨大为特种陶瓷产业的发展提供了大好机遇。今后我国需求较大的特种陶瓷主要产品有高导热氮化铝陶瓷基片、低介电常数陶瓷基片、陶瓷电容器、敏感陶瓷用瓷料、陶瓷光纤连接器、微波介质陶瓷材料等功能陶瓷产品以机械行业需要的陶瓷刀具、陶瓷轴承、陶瓷密封环、陶瓷火花塞建材行业需要的氧化铝研磨介质和衬里、辊道窑陶瓷辊棒石油化
9、工行业需要的球阀、缸套等耐磨耐腐蚀陶瓷部件等结构陶瓷产品国防工业需要的特殊陶瓷材料环境保护需要的生态环境陶瓷材料和生物医用陶瓷材料。区域布局我国特陶企业集中分布在北京、上海、天津、江苏、山东、浙江、福建、广东等沿海城市和地区武汉等华中部分城市地区西南、西北等偏远地区以原军工三线企业为主。电子陶瓷材料多集中在北京、广东、福建和长江三角洲地区等。广东是我国的电子产业生产基地多集中在佛山、深圳、东莞、惠州等地已形成了完整的电子元器件产业集群产业配套体系比较完善广东省内清远、河源、三水、高要等新型陶瓷生产基地大都已完成一期投资。一些新规划陶瓷工业园如四会、广宁、德庆等地已准备建设。福建已在泉州建设台湾
10、学者创业园首期项目重点开发生产微波介质陶瓷、压电陶瓷、陶瓷敏感器件、光导陶瓷材料与原器件等先进的特种陶瓷产品。上海以中科院上海硅酸盐研究所为代表形成了产学研紧密结合的无机新材料产业在锆钛酸铅等压电陶瓷器件、氧化铝增韧陶瓷、多孔陶瓷等方面具有很大优势。浙江在杭州、嘉兴、湖州等地集中了铁电晶体、光导纤维、压电陶瓷、荧光材料等制造基地。北京在新材料产业集成电路芯片材料、铁氧体等方面居于全国领先水平。四川在稀土功能陶瓷材料方面已形成产业化。我国特种陶瓷的主要企业我国特种陶瓷生产企业有多家主要企业有淄博华光、江苏高淳、唐山陶瓷、中材高新、深圳南玻、江苏华硅、景德镇特陶、河北隆达、湖南新化、绍兴锐克、湖南
11、精诚、湖南泰鑫、福建智胜、南京泰龙、广东风华、珠海粤科清华、沈阳星光、郑州富炜、石家庄依斯特、中山高科等。目前我国境内外资企业主要有华光菲尼克斯、上海京瓷、上海华克、苏州共立、上海摩根美超、江苏江佳、江苏捷嘉、武进兴勤、珠海西门子松下、大连须内等。特陶发展前景展望我国特种陶瓷发展的优势及问题我国发展特种陶瓷具有很大优势主要表现在特陶的自然资源十分丰富供应良好。科研力量强科技成果多水平较高不低于日、美。具备产业基础涌现一批规模企业。我国体制具有集中力量办大事的特点各级政府支持各方面配合。我国具有一支很好的专业队伍产业工人素质较高人工成本低。我国特陶行业目前存在的主要问题有特陶材料特别是结构陶瓷技
12、术性问题较大成本高可靠性低重复性强导致应用面相对窄。产品的高性能与低成本之间矛盾较大。技术成果产业化有待加强规模化生产技术和工艺装备相对落后急需改造。我国在特种陶瓷的应用开发、生产水平和产业化等方面与日、美等国差距较大总体差距年以上特别是在半导体过程用先进陶瓷、汽车用陶瓷、陶瓷基复合材料等方面处于落后位置。目前世界最先进的高利润特陶产品我国未能占领市场许多电子整机中的电子陶瓷元件仍基本依赖进口如手机中使用的片式压电陶瓷滤波器等。原因是我国缺乏低成本、大批量制备高性能陶瓷材料的相关技术与设备全国整体基础工业水平较为落后。产品档次普遍不高技术附加值低。我国普通电子陶瓷和结构陶瓷已能大批量生产产品质
13、量稳定并占领一定的国际市场。但大部分产品的利润并不很高有待提升产品的技术含量和附加值。我国永磁铁氧体年产量居世界首位。但与国外先进水平相比产品档次滞后约年。热敏、压敏电阻、压电频率元件瓷料能满足国内需求的左右但产品质量与国外相比存在较大差距尤其是电子陶瓷元器件片式化程度与国外相比差距更大。特陶粉体原材料的生产加工落后原材料依赖进口。影响我国特陶发展的重要因素之一是特陶粉体原材料的生产加工落后体现在专用粉体生产缺乏产量低质量稳定性差从而影响产品质量的稳定性和可靠性因而目前许多生产线所需原材料必须从国外进口可以说这是我国特陶发展的一个“瓶颈”。目前这种状况正逐渐有所改善国内近几年已有几家大型粉料专
14、业生产厂建成投产且产业发展势头很猛但电子陶瓷特别是敏感元件所需粉体的专业化企业仍很缺乏。技术开发资金投入仍显不足。功能陶瓷继续为主结构陶瓷发展迅速当前世界特种陶瓷研究与开发的热点集中在超高温陶瓷、电绝缘陶瓷、硬质陶瓷、高强度陶瓷、超导陶瓷、协和陶瓷、非氮化物陶瓷、润滑性陶瓷和生物陶瓷等方面突出代表是低温共烧陶瓷和纳米硅基陶瓷粉体材料。陶瓷的薄膜化、非晶化和纤维化等也成为特种陶瓷开发的热点和方向。预计今后年功能陶瓷仍将占据特种陶瓷市场的主要位置这是因为电子、化工、建筑等支柱型行业对功能陶瓷的需求量巨大如是各类半导体器件如传感器、光耦合器等的基础材料是世界半导体材料中最有发展前景的材料之一预计年世
15、界基器件规模将达到亿美元其必用的的需求将达到亿美元可促进上千亿美元相关设备、系统的产业形成。在年之间结构陶瓷的增长速度将是各种特种陶瓷中增长最快的年平均增长率可以达到。估计这个速度将继续保持年。纳米技术推动特种陶瓷发展陶瓷材料纳米化以后可显著提高强度和韧性。据统计年纳米粉体、纳米复合陶瓷及其它复合材料的市场容量为亿美元。世纪前年是纳米陶瓷材料发展的关键时期在各领域中的应用将全面展开一批新技术、新产品等各项研究成果的应用将成为经济发展的增长点。纳米电子陶瓷材料将满足电子信息产业向高频、节能和小型化方向发展的迫切需求高效、高强、高韧的纳米陶瓷材料为化工、建材、轻工、冶金等行业的跨越式发展提供了广泛
16、的机遇。特种陶瓷在汽车上的应用成为重点特种陶瓷在汽车上的应用很多包括发动机、汽车电子等在内的汽车产业已成为特种陶瓷的重要应用领域。汽车发动机采用结构陶瓷代替高强度合金制造发动机如涡轮增压发动机、燃气轮机、绝热发动机等燃烧温度可从现有的度提高到度以上热效率可提高倍以上。功能陶瓷可制成热敏电阻装到汽车温度传感器感温铁氧体可用于汽车发动机冷却水温度调节。陶瓷基复合材料可用作内燃机的活塞、气门、摇臂、涡轮等既减轻重量又提高效率。催化转换器控制尾气的催化转换器就是由特种陶瓷制成的单单更换催化转换器的市场就达到万台年利润达到亿元年。而我国目前的汽车催化转换器的生产能力仅万套而且质量还不稳定因此特种陶瓷的发
17、展前景十分广阔。已引起不少企业关注。但专业队伍缺少和投入巨大使不少企业望而却步。我国到年的战略目标根据中国工程院、中国科学院的相关预测年我国特种陶瓷产业要实现产值亿元人民币要突破近净尺寸成型技术和低成本结构陶瓷规模化制备技术要完成高性能陶瓷关键设备的研制和产业配套要进一步完善高性能陶瓷产业化要为国防工业开发协和陶瓷、高性能陶瓷薄膜、隐身和防弹等高性能新产新材料产业品为尖端武器配套。特种陶瓷产业发展重点攻克低成本、高可靠性、高重复性的特种陶瓷规模化制备技术近净尺寸成型、烧结及高效冷加工技术。攻克高纯超细陶瓷粉体材料的制备技术形成具有我国自主知识产权的特种陶瓷生产技术与装备。研究开发高抗毁伤能力的
18、防弹装甲陶瓷、核潜艇用的耐辐射轻质保温材料、航天航空用反射镜陶瓷、宽波段吸收、反射的隐身伪装陶瓷、梯度功能材料和陶瓷分离膜等满足国防尖端和高技术配套的需要。加强陶瓷材料微观结构、成分、性能和工艺之间关系的基础理论及其控制技术研究陶瓷材料增强、增韧机理及其技术研究提高陶瓷的可靠性、重复性推动学科和新产品的发展。进一步提高化工、冶金等工业和环境保护用泡沫陶瓷、耐高温、耐腐蚀陶瓷的规模生产技术与装备水平形成新技术产业。应加强研究开发新型功能陶瓷、协和陶瓷解决产业化及材料应用问题。特种陶瓷发展重点产品超纯超细粉末原料制备技术批量和工业生产装备的研制。高性能陶瓷特殊成型、烧结、精密加工、涂层纤维增强复合
19、技术和工艺装备的研制。脆性材料评价技术、无损检测、破坏准则及烧结、复合机理。高温工程陶瓷包括陶瓷无冷机、燃气轮机、高温密封阀、轴承、泵、风机、炼钢机械、辊道等的研制。敏感陶瓷与电子陶瓷各种气敏、热敏、光敏、声敏、压敏等敏感元件高导热高绝基板及磁性材料等研制。光学功能如透光、偏光、集光、荧光等陶瓷和光电、光磁、非线性光学陶瓷的研制。化学功能如耐腐蚀、催化剂及其载体、燃料电池、离子交换、吸附剂等陶瓷的研制。生物功能如具有生物活性和亲和性的人工骨、牙齿、心瓣膜等及固体酶载体陶瓷研究、试剂及系列化生产并用于医疗临床实践或工业化应用研究等。对特种陶瓷产业发展的建议注重特种陶瓷的实际应用开发和市场培育进一步利用市场经济手段加强产、学、研的纽带大力开发具有自主知识产权的产品。重视培育特陶市场的龙头企业、拳头产品注重高性能与低成本的有机结合。完善特种陶瓷产业基地的建设。完善特种陶瓷产业支持体系的建设。
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