說到陶瓷目前的市場形勢，除了各材料行業(yè)都在極力靠攏的新能源領(lǐng)域外，軍工領(lǐng)域也是陶瓷的一個非常火爆的市場。提高國防能力在任何時代下都是一個國家的首要重點任務(wù)之一，而提高國防能力首先就要從裝備的升級開始。因此，作為軍工裝備的關(guān)鍵材料之一，陶瓷材料的發(fā)展也得到了強有力的驅(qū)動。

　　活躍在軍工裝備中的陶瓷材料

　　陶瓷材料按其性能及用途可分為兩大類：結(jié)構(gòu)陶瓷和功能陶瓷。功能陶瓷約占70%的市場份額，其余為結(jié)構(gòu)陶瓷。陶瓷材料的軍工應(yīng)用則主要集中在結(jié)構(gòu)材料及電子器件方面：

　?、?用于航空發(fā)動機及飛機剎車盤

　　對于航空發(fā)動機來說，提高渦輪前燃氣溫度是提高發(fā)動機推力的主要技術(shù)途徑，但是目前的渦輪前燃氣溫度已經(jīng)逐步接近高溫合金自身的熔點，溫度上升空間很小，因此需要有替代材料。陶瓷基復(fù)合材料具有耐高溫特性，可用于熱端構(gòu)件。研究表明陶瓷基復(fù)合材料可將渦輪前燃氣溫度在現(xiàn)有的基礎(chǔ)上提高300K以上。同時陶瓷基復(fù)合材料密度小，有利于發(fā)動機減重。隨著民用航空業(yè)對提高燃油效率的不斷追求，通用航空GE預(yù)計在今后十年陶瓷基復(fù)合材料在航空中的應(yīng)用將增長十倍。

　?、?用在飛機剎車盤材料

　　碳陶剎車盤與上一代剎車盤相比，靜摩擦系數(shù)提高1-2倍，濕態(tài)摩擦性能衰減降低60%以上，磨損率降低50%以上，使用壽命提高1-2倍。生產(chǎn)周期降低2/3，生產(chǎn)成本降低1/3，能耗降低2/3，性價比提高2-3倍。是目前國際上發(fā)現(xiàn)唯一能在1500℃高溫環(huán)境下，各項物理性能不發(fā)生衰減的材料。推廣應(yīng)用后，每年可為中國民航客機節(jié)約成本3億元左右。

　?、?用于火箭發(fā)動機熱結(jié)構(gòu)件

　　陶瓷基復(fù)合材料可用于火箭發(fā)動機中。由于陶瓷基復(fù)合材料耐熱沖擊性高，對液體推進劑化學穩(wěn)定性高，比金屬材料耐高溫，具有較高的抗蠕變性，是一種理想的液體火箭發(fā)動機熱結(jié)構(gòu)件材料。

　　④ 用于航天飛行器和導彈的熱防護材料

　　航天飛行器在進入大氣的過程中，由于強烈的氣動加熱，飛行器的頭錐和機翼前緣的溫度高達1650℃，熱防護系統(tǒng)是航天飛行器的關(guān)鍵技術(shù)之一。第一代熱防護系統(tǒng)的設(shè)計是采用放熱-結(jié)構(gòu)分開的思想，即冷卻結(jié)構(gòu)外部加放熱系統(tǒng)。C/SiC復(fù)合材料的發(fā)展，使飛行器的承載結(jié)構(gòu)和放熱一體化。尤其是哥倫比亞號熱防護系統(tǒng)失效造成的機毀人亡事件后，使C/SiC陶瓷基復(fù)合材料更受關(guān)注。在熱結(jié)構(gòu)材料的構(gòu)件中包括航天飛機和導彈的鼻錐、導翼、機翼和蓋板等。

　　⑤ 用于衛(wèi)星反射鏡

　　衛(wèi)星反射鏡材料的性能要求是密度低、比剛度大、熱膨脹系數(shù)CTE低、高導熱性以及適當?shù)膹姸群陀捕?、可設(shè)計性等。玻璃反射鏡和金屬反射鏡加工成大型輕型反射鏡都有一定的局限性。因此，國內(nèi)外都正在研究C/SiC復(fù)合材料反射鏡，該復(fù)合材料密度較低，剛度高，在低溫下熱膨脹系數(shù)小及導熱性能良好，熱性能和力學性能都比較理想，而且可以得到極好的表面拋光，是一種十分理想的衛(wèi)星反射鏡基座材料。美國、俄羅斯、德國、加拿大等利用碳纖維增強碳化硅復(fù)合材料(Cf/SiC)制備出高性能反射鏡。

　?、?陶瓷材料及陶瓷基復(fù)合材料會被用在裝甲中

　　如防彈衣、戰(zhàn)機和裝甲車的防護層等。防彈衣主要由衣套和防彈層兩部分組成，防彈層可吸收彈頭或彈片的動能，對低速彈頭或彈片有明顯的防護效果，在控制一定的凹陷情況下可減輕對人體胸、腹部的傷害。熱壓碳化硼和碳化硅陶瓷基復(fù)合材料可以用于制造堅固的抗擊打的盔甲板。我國是世界上三大的防彈衣生產(chǎn)國，在國際市場上，我國防彈衣價格大約500美元左右，而其他國家的防彈衣價格在800美元左右，在制造成本方面我國存在優(yōu)勢。

　　⑦ 用在飛機裝甲方面

　　一些軍用直升機均裝配有包括陶瓷裝甲座椅、陶瓷組件和陶瓷面板系統(tǒng)等部件在內(nèi)的陶瓷裝甲系統(tǒng)。此外，陶瓷基復(fù)合材料還應(yīng)用在陸軍的裝甲戰(zhàn)車上，如斯特瑞克中型裝甲車。

　?、?用于信息化電子器件

　　軍用陶瓷電容器需求旺盛。電子陶瓷除了在民用領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用，隨著武器裝備信息化的加速，如陶瓷電容器這類電子陶瓷在軍工領(lǐng)域的需求不斷增大，尤其是片式多層瓷介電容器(MLCC，市占率超過90%)，而軍用市場對電容器質(zhì)量要求較高，中國軍用陶瓷電容器市場規(guī)模常年保持10%以上的增長。

　　2、如何搶占高端制造制高點?

　　國內(nèi)的陶瓷體系不斷拓展，制備技術(shù)不斷豐富與進步，應(yīng)用領(lǐng)域也從單一的軍事、航空航天推廣到環(huán)保、新能源、電子信息等更為廣泛的民用市場，陶瓷材料也從結(jié)構(gòu)陶瓷、功能陶瓷向結(jié)構(gòu)——功能一體化發(fā)展。針對目前國內(nèi)陶瓷現(xiàn)狀，仍需從幾個方面進行重點研究開發(fā)：

　　● 陶瓷技術(shù)的基礎(chǔ)理論研究和結(jié)構(gòu)設(shè)計需要匹配應(yīng)用領(lǐng)域?qū)μ沾傻陌l(fā)展要求，能夠?qū)π麦w系、新產(chǎn)品、新應(yīng)用和批量化轉(zhuǎn)化提供技術(shù)保障;

　　● 陶瓷粉體技術(shù)的研究與產(chǎn)業(yè)化，要打破高端粉體仍受國外制約的現(xiàn)狀，滿足陶瓷材料發(fā)展的基本需要;

　　● 增韌技術(shù)的研究是突破陶瓷應(yīng)用局限性的關(guān)鍵之一，強韌化技術(shù)將實現(xiàn)先進陶瓷應(yīng)用翻天覆地的變化;

　　● 降低陶瓷生產(chǎn)成本是突破陶瓷應(yīng)用局限性的另一個關(guān)鍵因素，特別是大批量化生產(chǎn)制備技術(shù)、生產(chǎn)裝備的精密制造技術(shù)、陶瓷精密加工技術(shù)的發(fā)展將決定成本降低的能力;

　　● 注射成型、注凝成型和固體無模成型技術(shù)將成為最具批量化應(yīng)用潛力的成型技術(shù)，微波燒結(jié)、放電等離子燒結(jié)技術(shù)將會給陶瓷材料性能帶來質(zhì)的飛躍;

　　● 結(jié)合“十三五”規(guī)劃的要求和工業(yè)發(fā)展的要求，能源轉(zhuǎn)化載體的儲能陶瓷、在環(huán)境保護中作用突出的過濾陶瓷(膜)等功能——結(jié)構(gòu)一體化陶瓷、以Si3N4為代表綜合性能優(yōu)良的結(jié)構(gòu)陶瓷、以AlON透明陶瓷為代表的光電陶瓷將成為應(yīng)用、研究的主力。

　　來源丨先進陶瓷展

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