在一個(gè)相當(dāng)長的歷史時(shí)期,陶瓷只是滿足人們?nèi)粘I畹男枰瓦_(dá)官貴人的享受。長時(shí)間的封建王朝把科學(xué)技術(shù)視為異端邪說,總的來說陶瓷工業(yè)停留在匠人傳授的水平,沒有上升成為一門科學(xué)。進(jìn)入20世紀(jì),特別是二次世界大戰(zhàn)之后,為滿足電子、電氣、熱機(jī),以及隨后的能源、空間、自控、傳感、激光、通訊、計(jì)算機(jī)等高新技術(shù)飛速發(fā)展的需要,人們 迅速用傳統(tǒng)陶瓷的基本原理和工藝制備出了一系列新型的特種陶瓷材料并應(yīng)用于現(xiàn)代技術(shù)中。為區(qū)別于原有的“陶瓷”,人們使用著各種名稱去稱呼這新發(fā)展起來一 類陶瓷,如先進(jìn)陶瓷(AdvancedCeramic),精細(xì)陶瓷(FineCeram—ic),工程陶瓷(EngineeringCeramic),新 型陶瓷(NewCeramic),近代陶瓷(ModemCeramic),高技術(shù)陶瓷(HighTechnologyCeram—ic),高性能陶瓷 (HighPerformanceCeramic),工業(yè)陶瓷(IndustryCeramic),以及特種陶瓷(SpecialCe.ramic)等。 它們中的一些也許在含意上有細(xì)微的差別,但總的來說是一致或十分相近的。
特種陶瓷材料的精確定義尚需由有關(guān)學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)和科學(xué)家們?nèi)ビ懻摚ǔUJ(rèn)為,特種陶瓷材料是一類“采用高度精選的原料。具有能精確控制的化學(xué)組成,按照便于控制的制造技術(shù)加工的:便于進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),并具有優(yōu)異特性的陶瓷。因此特種陶瓷材料和傳統(tǒng)陶瓷主要有以下區(qū)別:
1)在原料上,突破了傳統(tǒng)陶瓷以粘土為主要原料的界線,代之以“高度精選的原料”。
2)在成分上,傳統(tǒng)陶瓷的組成由粘土的組成決定,所以不同產(chǎn)地的陶瓷有不同的質(zhì)地。特種陶瓷材料的原料一般是純化合物,因此其成分由人T配比而不是由原料的產(chǎn)地決定。
3)在制備工藝上,突破了傳統(tǒng)陶瓷以爐窯為主要生產(chǎn)手段的界限,廣泛采用諸如真空燒結(jié),保護(hù)氣氛燒結(jié),熱壓,熱等靜壓等先進(jìn)手段。
4)在性能上,特種陶瓷材料具有不同的特殊性能和功能,如高強(qiáng)度、高硬度、耐腐蝕、導(dǎo)電、絕緣,以及在磁、電、光、聲、生物工程各方面具有的特殊功能。
20世紀(jì)70年代掀起了一股世界性的特種“陶瓷熱”1971年美國率先推出“脆性材料計(jì)劃”旨在研究渦輪發(fā)動機(jī)零件。裝有104個(gè)陶瓷零件的示范渦輪發(fā)動機(jī)試驗(yàn)表明:渦輪進(jìn)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(DOE)進(jìn)一步提出了先進(jìn)的燃?xì)廨啓C(jī)(Advancedlgasturbine,簡稱AGT)計(jì)劃。研制成功的AGTl00和AGTl01發(fā)動機(jī),渦輪人溫度分別達(dá)到1288℃和137l℃。在實(shí)驗(yàn)室單機(jī)室溫試驗(yàn)時(shí)已達(dá)到lO萬r/mjn的水平。德國1974年開始實(shí)施德國科學(xué)部(BMET)資助的國家計(jì)劃。1980年底進(jìn)行室溫試驗(yàn),轉(zhuǎn)速6.5萬r/min。1350℃時(shí),轉(zhuǎn)速5萬r/min。在“奔馳2000”汽車上運(yùn)行了’724km。日本政府1978年制定了“月光計(jì)劃”,包括磁流體發(fā)電、先進(jìn)燃?xì)廨啓C(jī)、先進(jìn)電池和儲能系統(tǒng)等項(xiàng)目。1981年日本又制定了下一代業(yè)基礎(chǔ)技術(shù)發(fā)展計(jì)劃”,特種陶瓷材料是其中重要項(xiàng)目之一。1984年制成的全陶瓷發(fā)動機(jī),其熱效率達(dá)48%,節(jié)約燃料50%,輸出功率提高30%,質(zhì)量減輕30%。
1983年美國能源部為了支持當(dāng)時(shí)正在進(jìn)行的陶瓷發(fā)動機(jī)及部件的研究和開發(fā),制定了“特種陶瓷材料技術(shù)計(jì)劃”(1996年改為“發(fā)動機(jī)系統(tǒng)材料計(jì)劃”)經(jīng)過10年的研究,美能源部認(rèn)為結(jié)構(gòu)陶瓷的可靠性問題已經(jīng)解決,主要是昂貴的價(jià)格阻礙了它的商品應(yīng)用。為此,1993年又開始了一個(gè)為期5年的“熱機(jī)用低成本陶瓷計(jì)劃。
其他一些國家,如英國、瑞典等都相繼參加了這場競爭。我國緊跟世界步伐,1986年開始實(shí)施“先進(jìn)結(jié)構(gòu)陶瓷與絕熱發(fā)動機(jī)”的5年計(jì)劃。20世紀(jì)80年代末,一臺無冷卻六缸陶瓷柴油發(fā)動機(jī)大客車運(yùn)行了15000千米。隨后,兩種沙漠車,EQ2060和WT(?5400或U1300,在1995年進(jìn)行了行車實(shí)驗(yàn),分別跑了l萬余千米和1100小時(shí)使我國成為世界上少數(shù)幾個(gè)進(jìn)行陶瓷發(fā)動機(jī)行車試驗(yàn)的國家之一。
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本文“傳統(tǒng)陶瓷到特種陶瓷材料的之間轉(zhuǎn)變”由科眾陶瓷編輯整理,修訂時(shí)間:2022-12-16 16:34:34
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