中國粉體網(wǎng)訊 高性能碳化物先進陶瓷材料具有耐高溫、穩(wěn)定性好、硬度高、良好的電導(dǎo)率和熱導(dǎo)率等性能，在化工、機械、能源、電子、無線通訊、航天航空、國防科技等領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用。盡管碳化物陶瓷具有一系列優(yōu)良的性能，但是其原子間是由鍵性很強的共價鍵結(jié)合，熔點高，較難燒結(jié)。為此發(fā)展了碳化物陶瓷的常壓燒結(jié)、反應(yīng)燒結(jié)、熱壓燒結(jié)、熱等靜壓燒結(jié)、放電等離子燒結(jié)等燒結(jié)技術(shù)。
碳化物陶瓷燒結(jié)技術(shù)專利信息分析
碳化物陶瓷的發(fā)展是極度依賴其燒結(jié)技術(shù)的發(fā)展的，我們先通過對碳化物陶瓷材料燒結(jié)技術(shù)進行專利信息分析，了解碳化物陶瓷材料燒結(jié)技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢。
1905 年，Carborumdum 在碳化物先進陶瓷材料燒結(jié)技術(shù)領(lǐng)域申請了第一件專利。1905—1970年，碳化物先進陶瓷材料燒結(jié)技術(shù)全球?qū)＠暾埩亢苌伲瑤缀踉?20 件以下。該時期為碳化物先進陶瓷材料燒結(jié)技術(shù)的萌芽時期，技術(shù)研發(fā)處于探索階段。
碳化物先進陶瓷材料燒結(jié)技術(shù)全球?qū)＠暾堏厔?/p>
1971—1997 年，這一時期碳化物先進陶瓷材料燒結(jié)技術(shù)的專利申請量得到了提升，專利申請量緩慢增加，申請人和發(fā)明人也在逐漸增加，研發(fā)團隊不斷壯大。這一時期為碳化物先進陶瓷材料燒結(jié)技術(shù)的發(fā)展時期，熱等靜壓燒結(jié)、微波燒結(jié)、放電等離子燒結(jié)等新技術(shù)相繼出現(xiàn)，雖然申請量仍不多，申請量有起伏，但逐漸達到了每年幾十件的水平。
1998 年至今，是碳化物先進陶瓷材料燒結(jié)技術(shù)的快速發(fā)展時期，專利申請量呈快速增長的趨勢。中國在碳化物先進陶瓷材料燒結(jié)技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展較晚，主要是由于中國工業(yè)基礎(chǔ)相對比較薄弱，2008 年后，專利申請量呈快速增長的趨勢。尤其是 2015 年后，中國的專利申請量增長趨勢與全球?qū)＠暾埩康脑鲩L趨勢相近，成為全球?qū)＠暾埩吭鲩L的主要因素。
在排名前 30 的申請人中日本不僅申請總量最多，還擁有較多的大型企業(yè)。例如日本礙子、日立等，說明日本對碳化物先進陶瓷材料燒結(jié)技術(shù)較為關(guān)注。在排名前 30 的申請人中，來自美國的企業(yè)共 6 家，Carborumdum 的專利申請量為 75 件，該公司是美國在碳化物先進陶瓷材料燒結(jié)技術(shù)領(lǐng)域申請專利最早的公司，這與美國較早開始碳化物陶瓷燒結(jié)技術(shù)的情況相符，SiC 的反應(yīng)燒結(jié)技術(shù)最早在美國研究成功。早期碳化物燒結(jié)技術(shù)（如熱壓燒結(jié)、常壓燒結(jié)、反應(yīng)燒結(jié)等）的研發(fā)多集中在美國。
碳化物先進陶瓷材料燒結(jié)技術(shù)全球前 30 主要申請人國別分布
可以看到，碳化物陶瓷產(chǎn)業(yè)具有優(yōu)勢的地區(qū)對其燒結(jié)技術(shù)也極為重視，同時他們對燒結(jié)技術(shù)的研究又進一步鞏固了他們在碳化物陶瓷領(lǐng)域的地位。
氮化物陶瓷
氮化物陶瓷是氮與金屬或非金屬元素以共價鍵相結(jié)合的難熔化合物為主要成分的陶瓷。應(yīng)用較廣的陶瓷有四氮化三硅、氮化硼、氮化鋁等陶瓷。其中以四氮化三硅陶瓷的抗氧化能力最佳，1400℃時開始活性氧化，抗化學腐蝕性很好。有的還具有特殊的機械、介電或?qū)嵝阅�。和氧化物相比，氮化物抗氧化能力較差，從而限制了其在空氣中的應(yīng)用。
氮化物陶瓷具有極其優(yōu)良的耐化學腐蝕性能，是制造各種易腐蝕部件的好材料。它能耐幾乎所有的無機酸(氫氟酸除外)和30%以下的燒堿溶液，也能耐很多有機物質(zhì)的侵蝕。所以可用作制造坩堝、球閥、高溫密封閥、各類水泵的密封件等。
氮化物陶瓷還是一種很好的電絕緣材料，它的電絕緣性能可以和氧化鋁陶瓷相比。它還有透微波的性能，可以用作雷達天線罩。它的介電性能隨溫度的變化甚小，在高溫下至少可用到550°C。它的抗熱震性能在各類陶瓷中是比較優(yōu)越的，這使它可以在六個馬赫(即六倍于音速)，甚至于可在七個馬赫的飛行速度下使用，是制造火箭噴嘴和透平葉片的合適材料。
但是，和碳化物陶瓷一樣，由于鍵性很強的共價鍵的存在，氮化物陶瓷的燒結(jié)也非常困難，這就給其實際生產(chǎn)帶來了困難。因此，碳化物陶瓷和氮化物陶瓷的燒結(jié)工藝成為了研究熱點。另一方面，由于燒結(jié)難度較大，對燒結(jié)設(shè)備的要求自然更高，沒有先進設(shè)備的支撐，無論再先進的技術(shù)也無法發(fā)揮它的最佳作用。一句話，碳化物陶瓷與氮化物陶瓷的燒結(jié)，既需要好技術(shù)，也需要好設(shè)備。
中國粉體網(wǎng)將在鄭州舉辦“2021第四屆新型陶瓷技術(shù)與產(chǎn)業(yè)高峰論壇”。屆時，來自上海晨華科技股份有限公司的研發(fā)部經(jīng)理孫礦先生帶來題為《高性能氮化物碳化物陶瓷的工藝及裝備研究進展》的報告。上海晨華科技股份有限公司具有18年的熱工裝備制造經(jīng)驗，在報告中，孫礦經(jīng)理將立足于自身積累的研發(fā)生產(chǎn)經(jīng)驗，與大家分享氮化物陶瓷和碳化物陶瓷的燒結(jié)工藝及燒結(jié)設(shè)備選擇等方面的知識。（鑒于當前防控需要，原定于2021年8月13-14日在鄭州喆鵬酒店舉辦的“第四屆新型陶瓷技術(shù)與產(chǎn)業(yè)高峰論壇”將延期舉辦，計劃參會的單位可以聯(lián)系會務(wù)組，具體舉辦日期主辦方確定后將第一時間通知您�。�
專家介紹：
孫礦，工學碩士，上海晨華科技股份有限公司研發(fā)部經(jīng)理，從事真空燒結(jié)設(shè)備研發(fā)超十年，帶領(lǐng)企業(yè)團隊先后研發(fā)出單晶硅、氣壓爐、第四代SPS、MiniSPS、MiniHP等設(shè)備產(chǎn)品，并進行前沿設(shè)備及控制如閃燒、超聲波輔助燒結(jié)，多場耦合燒結(jié)等多功能設(shè)備研發(fā)，提高設(shè)備自動化程度及安全性，操作易用性，受到用戶好評。任職期間承擔多項市級項目，并與中科院過程所、南京理工大學、太原理工大學等科研院所進行項目合作。
參考來源：
[1]熊文婷.碳化物先進陶瓷材料燒結(jié)技術(shù)專利信息分析
[2]王波. 高性能多孔氮化物陶瓷的組織設(shè)計與制備
[3]劉永勝. 氮化物陶瓷系高溫透波材料的研究進展
（中國粉體網(wǎng)編輯整理/山川）
注：圖片非商業(yè)用途，存在侵權(quán)告知刪除
