高性能结构陶瓷项目可行性研究报告.pdf

《高性能结构陶瓷》项目可行性研究报告 一、概述 1、项目提出的依据和背景 高性能结构材料是支撑航空航天、交通运输、电子信息、 能源动力以及国家重大基础工程建设等领域的重要物质基础，是 目前国际上竞争最激烈的高技术新材料领域之一，其进步不仅对 国家支柱产业的发展和国家安全的保障起着关键性的作用，而且 还可影响和带动一大批基础材料和传统产业的升级改造；其主要 发展方向是轻质、高强高韧、耐高温、耐腐蚀、耐磨损、低成本、 结构功能一体化。 本项目产品——高性能结构陶瓷，是一种以稳定性氧化锆为 主原料的高性能结构材料，具有高的断裂韧性、强度、硬度和耐 磨性等特点，显示出优良的机械性能和塑性，被誉为 21世纪最 有发展前景的新型高性能结构材料。 本项目充分利用我司已有技术优势和资源优势，发展具有自 主知识产权的高性能结构材料及其先进制备、成形与加工技术， 为我司产业的跨越式发展、改造升级创造条件。 2、国内外同类项目的应用情况 高性能结构陶瓷具有多种优良特性，其应用和发展正引起各 国，尤其是发达国家的高度重视，成为十分活跃的研究课题和投 资热点，如日、美等国均投人了可观的经费，开展了大量的课题 1 研究和产业化工作，取得了较好成果，走在该领域的前沿；国内 对此也非常重视，将其列为国家 863计划、“十五”科技攻关引 导计划的重点支持对象；上海硅酸盐研究所、清华大学精细陶瓷 和功能陶瓷研究所及山东大学功能陶瓷实验室等，近年开展了相 关课题的研究，取得了一定的成绩。 3、项目的主要内容 （包括项目主要的创新内容、技术水平指标 介绍及主要用途与应用范围） 3.1项目的主要内容 本项目采用公司自己生产的氧化锆进行稳定性氧化锆粉体 和结构陶瓷产品生产的工艺研究。氧化锆有三种晶型：单斜、四 方、立方。纯的氧化锆在常温下属单斜晶型，当加热到一定温度 （约1150℃）时，向四方晶型转变，继续加温 （约2370℃）转 变成立方晶型。在降温的过程中，发生立方晶型转变成四方晶型 再转变成单斜晶型的相变。相变过程中，由于晶型的晶格参数不 一样，导致体积发生相应变化，破坏氧化锆的烧制品。通过添加 稳定剂，可使晶型稳定在立方或四方晶型，获得稳定性氧化锆。 稳定性氧化锆根据添加稳定剂的不同，分为钇稳定氧化锆、 铈稳定氧化锆、镁稳定氧化锆、钙稳定氧化锆等，其中最常用的 是钇稳定氧化锆；根据稳定晶型的不同，可分为部分稳定氧化锆 （稳定四方晶型）和全稳定氧化锆 （稳定立方晶型）。对于钇稳 定氧化锆来说，部分稳定氧化锆为含钇 3mol%，全稳定氧化锆为 含钇8mol%。主要用于结构陶瓷、电子陶瓷、敏感陶瓷、生物陶 2 瓷、高级耐火材料、机械部件、切削工具、表壳、光纤接头、固 体燃料电池等。 本项目生产的高性能结构陶瓷，主要用钇 3mol%的部分稳定 氧化锆，经成形、烧结、整形等加工而成球形或柱形的研磨介质， 属增韧陶瓷。 3.2项目的技术创新性 目前制备高性能结构陶瓷的方法有干压、等静压、挤出法、 原位注射法等工艺。应用较多的是干压和等静压工艺，原位注射 法仍处于研发阶段；国内外多采用单一工艺路线，存在优点发挥 不充分，缺点难以克服等问题。 本项目的创新处在于，采用干压——等静压联合工艺，能进 行优势互补，取长补短，提高产品质量，降低生产成本。 3.3产品的主要用途和应用范围 高性能结构陶瓷可广泛用于球磨、振动磨、行星磨和搅拌磨 等磨机中的研磨介质，磨损率极小，不沾污物料，使用寿命长， 研磨效率高，综合运行成本低。用其研磨电子结构陶瓷浆料，因 浆料细度的提高和介质含量的减少，降低了瓷片的烧成温度，可 提高产品质量；用其介代替钢球研磨硅酸锆微粉，可省去酸洗工 序，减少对环境的污染，提高产品质量。用其代替氧化铝球研磨 硅酸锆微粉，因氧化铝球的磨损量为氧化锆结构陶瓷磨介的 15~20倍，可降低硅酸锆微粉的研磨成本及杂质的带入，提高产 3 品质量。 1 ○ 应用范围： 高强度、高韧性产品、磁性材料、压电结构陶 2