工業(yè)陶瓷

(續(xù)上期)

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主題策劃

工業(yè)陶瓷

(續(xù)上期)

8 耐磨耐腐蝕陶瓷

8.1 陶瓷刀具

1)工業(yè)陶瓷刀具。20世紀(jì)50年代，我國開始研究與開發(fā)工業(yè)陶瓷刀具并在生產(chǎn)中得到應(yīng)用。目前，我國從事工業(yè)陶瓷刀具的科研和生產(chǎn)企業(yè)有30多家，生產(chǎn)20多個品種的氧化鋁基陶瓷(占總量的2/3)、10多個品種的氮化硅基陶瓷(占1/3)，帶孔和不帶孔刀片的生產(chǎn)能力也很強。其中，重慶利特高新技術(shù)陶瓷有限公司、清華方大、山東工業(yè)大學(xué)、北京天龍、重慶渝倫及湖南長沙工程陶瓷公司生產(chǎn)的刀片性能已達到與國外同類產(chǎn)品水平且有一些具有我國特色的產(chǎn)品，如陶瓷與硬質(zhì)合金的復(fù)合刀片、梯度功能陶瓷刀片、納米金屬陶瓷刀片等。目前，我國刀具市場上的工業(yè)陶瓷刀具絕對數(shù)量僅占1%～3%，但已在機械、冶金、礦山、汽車、拖拉機、軸承、水泵、交通、能源、精密儀器、航空航天等20多個行業(yè)的幾百家工廠推廣應(yīng)用。第一汽車制造廠、第一汽車制造廠和石家莊水泵廠等單位用陶瓷刀具切削難加工材料，一汽含硼和含磷汽車缸套的加工已實現(xiàn)了全部陶瓷刀具化。寶鋼的軋輥和軸承加工使用陶瓷刀具切削淬硬鋼件及精密鑄件。

氧化鋁基陶瓷刀具20世紀(jì)50年代，我國開始研制和推廣應(yīng)用Al2O3陶瓷刀具。1953 年起，南京電瓷廠與中國科學(xué)院上海冶金陶瓷所開始研究氧化鋁陶瓷刀具。后來上海、南京、唐山的工廠也投入生產(chǎn)，在上海、東北一些工廠推廣使用。60年代中期，成都工具研究所研制出以MgO或以MgO+Fe為添加劑的Al2O3陶瓷刀具，在成都量具刃具廠應(yīng)用效果良好。

70年代后期到80年代，國內(nèi)許多單位開發(fā)碳化物或碳氮化物和Al2O3，復(fù)合材料。1979年，成都工具研究所研制成功熱壓Al2O3+TiC復(fù)合陶瓷刀具，在二些軋輥廠加工冷硬鑄鐵軋輥取得良好效果。1980年以后，山東工業(yè)大學(xué)(現(xiàn)山東大學(xué))、濟南市冶金研究所和中南礦冶學(xué)院等單位先后研制成功熱壓復(fù)合Al2O3+TiC陶瓷刀具，用于精車、半精車、精銑淬硬鋼和高硬合金、白口鑄鐵等難加工材料的加工。

80年代從事復(fù)合Al2O3，陶瓷刀具生產(chǎn)的主要單位有成都工具研究所、湖南冷水江陶瓷工具廠和濟南冶金所等。湖南冷水江陶瓷廠年產(chǎn)約20余萬片是當(dāng)時國內(nèi)最大的陶瓷刀具生產(chǎn)廠家。

90年代初，陜西機械學(xué)院推出Al2O3+(W，Ti)C+金屬、Al2O3+TiC十金屬和Al2O3+TiCN+金屬共三個體系、四種牌號的復(fù)合陶瓷刀具并形成一定規(guī)模的生產(chǎn)和應(yīng)用。90年代以氯國內(nèi)不少單位進行過ZrO2增韌Al2O3陶瓷刀具和SiC晶須增韌Al2O3陶瓷刀具的研究，取得一定的成果，但未能形成規(guī)模生產(chǎn)與應(yīng)用。

氮化硅基陶瓷刀具1975～1977年，清華大學(xué)探索采用Si3N4陶瓷作為金屬切削刀具取得成功，在國際上率先實現(xiàn)了用熱壓Si3N4陶瓷刀具對多種難加工材料(冷硬鑄鐵、淬硬鋼、熱解石墨和玻璃鋼等)進行多種工序(車、銑、螺紋車削和絲杠挑扣等)的加工和生產(chǎn)應(yīng)用。

70年代后期，清華大學(xué)又利用硬質(zhì)相彌散強化、單相固溶體和晶界玻璃相結(jié)晶化的協(xié)同作用來提高Si3N4陶瓷刀具材料的硬度，減少至消除高溫性能差的晶界玻璃相。首鋼、武鋼等幾十家企業(yè)用復(fù)合Si3N4陶瓷刀具加工冷硬鑄鐵軋輥，切削效率提高3～7倍，節(jié)省工時和用電50%～80%。

90年代以來，國家科委，國家經(jīng)貿(mào)委和國家計委分別把復(fù)合Si3N4陶瓷刀具項目列為“國家重點攻關(guān)項目”、“國家級產(chǎn)學(xué)研工程高技術(shù)產(chǎn)業(yè)化項目”和“國家高技術(shù)產(chǎn)業(yè)化示范工程”。清華大學(xué)和相關(guān)企業(yè)進行產(chǎn)業(yè)化技術(shù)及關(guān)鍵設(shè)備的研究，先后研制成功1 600 ℃雙爐體大型自動化氮化爐、2 000 ℃雙爐體雙工位自動化熱壓爐、經(jīng)濟型自動化周邊磨床以及用先進的熱等靜壓技術(shù)生產(chǎn)復(fù)雜形狀的陶瓷刀具，解決了從原料到最終產(chǎn)品的工業(yè)化生產(chǎn)技術(shù)。清華大學(xué)將復(fù)合Si3N4陶瓷刀具的生產(chǎn)技術(shù)轉(zhuǎn)讓給北京紫光方大高技術(shù)陶瓷有限公司、湖南冷水江陶瓷工具廠等企業(yè)進行生產(chǎn)。

氮化硅基陶瓷刀具已在冶金、水泵、礦山機械、汽車、軍工、軸承等十幾個行業(yè)上千家企業(yè)應(yīng)用，給國家?guī)砗艽蟮慕?jīng)濟效益和社會效益。

2)日用陶瓷刀具。日用陶瓷刀具刀身采用氧化鋯陶瓷。日用陶瓷刀具的產(chǎn)品款式很多，手柄可采用ABS塑料、陶瓷、橡膠、原木、彩木、竹子等流行材料。我國主要生產(chǎn)日用陶瓷刀具的企業(yè)有重慶利特高新技術(shù)有限公司、廣東東方鋯業(yè)有限公司、佛山市陶瓷研究所有限公司、山東硅苑、中材高新博航電子陶瓷有限責(zé)任公司等。

8.2 耐磨球與襯

1)氧化鋁球與襯。1977年山東工陶院與山東電力試驗所、濟南肉聯(lián)廠等單位，采用注漿工藝生產(chǎn)的75%氧化鋁耐磨襯片在煤粉鼓風(fēng)機葉片上使用取得良好效果，比錳鋼質(zhì)葉片的耐磨性提高4倍。20世紀(jì)90年代開始，中博先進材料股份公司、廣東特高特陶瓷有限公司、鄭州夢達結(jié)構(gòu)陶瓷實業(yè)有限公司、山東奧克羅拉集團公司、山東東瓷科技有限公司(原名淄博聯(lián)興特種瓷業(yè)有限公司)、連云港中奧鋁業(yè)有限公司等單位先后開發(fā)并大批量生產(chǎn)75%～99%微晶氧化鋁耐磨球與襯磚。氧化鋁球徑一般直徑為2～60 mm左右。各廠生產(chǎn)規(guī)模為92或95系列均為萬噸左右，最大可達3.5萬t，75系列產(chǎn)品規(guī)模較大，最大可達5萬t以上。

2)氧化鋯耐磨球與制品。一般采用加5%氧化釔+95%氧化鋯混合料制成。淄博華創(chuàng)工程陶瓷有限公司利用脫硅鋯(鋯英石)生產(chǎn)耐磨球。同時，青島康恩達先進陶瓷公司(屬美資企業(yè))、東營市五環(huán)高技術(shù)陶瓷有限公司等生產(chǎn)的高韌、高強部分穩(wěn)定氧化鋯陶瓷在石油、采油泵、球閥、隔膜泵球襯等方面得到應(yīng)用。

3)氮化硅軸承球。1991～1995年期間，山東工業(yè)陶瓷研究設(shè)計院承擔(dān)了國家科技攻關(guān)項目，“氮化硅軸承球的研制與開發(fā)”;1997年，開展了“80萬粒軸承毛坯球制備技術(shù)及精球批量生產(chǎn)技術(shù)”的開發(fā)；2001年，在山東工業(yè)陶瓷研究設(shè)計院內(nèi)開始建設(shè)900萬粒精密軸承球生產(chǎn)線，后遷移至北京中材高新人工晶體研究院內(nèi)繼續(xù)完善相關(guān)工藝裝備，采用噴霧干燥造粒、等靜壓成形、氣氛壓力爐燒結(jié)后進行精加工，軸承球的精度可達G5～G10水平，能滿足高速運轉(zhuǎn)對軸承球的要求。同時上海材料研究所等也生產(chǎn)氮化硅軸承球。

8.3 密封件與潤滑材料

8.3.1 密封件

目前，適于制造陶瓷密封件的材料有氧化鋁、氧化鋯、氮化硅、碳化硅、碳化鎢及其他們的復(fù)合材料。國內(nèi)密封件材料已形成一定的生產(chǎn)能力與規(guī)模，可生產(chǎn)制造各種材質(zhì)的陶瓷密封件。陶瓷水龍頭密封閥片是20世紀(jì)90年代在我國出現(xiàn)的，是陶瓷密封件中用量最大、最具有代表性的產(chǎn)品，常用材料是剛玉陶瓷。產(chǎn)品執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)《陶瓷片密封水嘴》(GB/T 18145-2000)。目前，福建、浙江等地均有大批量生產(chǎn)。

8.3.2 潤滑陶瓷材料

1)潤滑陶瓷。高性能陶瓷潤滑和密封材料具有耐高溫、耐化學(xué)腐蝕、耐磨損、機械強度高、潤滑性能良好等優(yōu)點，在航空、航天、原子能、微電子等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。近年來，中科院蘭州化學(xué)物理研究所通過對晶粒尺寸和增強相成分與結(jié)構(gòu)的精確控制以及合理的摩擦學(xué)設(shè)計，將納米陶瓷與陶瓷潤滑技術(shù)成功結(jié)合起來，采用熱壓燒結(jié)工藝備具有優(yōu)異力學(xué)和摩擦學(xué)性能的陶瓷及其復(fù)合材料。

2)潤滑油陶瓷添加劑。隨著現(xiàn)代機械設(shè)備的工況條件(載荷、速度、溫度等)的提高，潤滑油中原有的減摩劑和抗磨劑已不能完全滿足減摩抗磨性能要求。20世紀(jì)90年代以來，現(xiàn)由于某些納米陶瓷材料的獨特結(jié)構(gòu)使其具有特殊的摩擦學(xué)性能，以這些納米陶瓷粒子制成的納米潤滑油添加劑可使?jié)櫥偷臏p摩抗磨性能得到大幅度提高，為潤滑領(lǐng)域中長期未能解決的難題開辟了新的解決途徑。

我國對納米陶瓷粒子作為潤滑油添加劑的研究還處于起步階段，目前，將納米陶瓷粉體制作成納米陶瓷潤滑油添加劑的有許多種類，如含有低濃度氮化硅(Si3N3)納米陶瓷粒子的分散溶液(納米陶瓷粒子質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于3%)，再將納米陶瓷添加劑加入PAO類基礎(chǔ)油中。此外，由羥基硅酸鋁、氧化物催化劑及其他添加劑等構(gòu)成的復(fù)雜組分，以1%的比例與石蠟混合成添加劑成品。

8.4 紡織瓷件與拉絲模

目前，紡織陶瓷零件大致分為三類，即摩擦盤、導(dǎo)紗件和切線器具。摩擦盤可調(diào)節(jié)紗線速度、張力、彈性、韌性等其他變形特性。切線器具常見于自動絡(luò)筒機風(fēng)門剪刀與張力剪刀等。導(dǎo)紗件名目繁多，用途廣泛，形狀復(fù)雜。導(dǎo)紗件分為一般導(dǎo)紗件和特殊導(dǎo)紗件。一般導(dǎo)紗件又分為棒形、管形、偏口形、滾筒形、環(huán)形、孔眼形、摻合嘴、止捻器等系列。特殊導(dǎo)紗件分為盤孔形、飛碟形、槽柱形、月牙形、楓葉形、彎管、螺旋管、退捻管、捻結(jié)室腔等系列。

據(jù)不完全統(tǒng)計，紡織陶瓷材料有4大類、數(shù)十種。Al2O3瓷、TiO2瓷、Al2O3-ZrO2瓷和ZrO2瓷。其中Al2O3瓷品種最多，95瓷直到99瓷、微晶剛玉瓷、鉻剛玉瓷(也叫紅瓷)、鋯剛玉瓷、硼剛玉瓷、釔剛玉瓷等。TiO2瓷又分為奶油色瓷、藍黑色瓷、棕色瓷等。

我國紡織瓷件的生產(chǎn)企業(yè)主要集中在江蘇省和浙江省。主要生產(chǎn)企業(yè)有宜興市前錦特陶科技有限公司、浙江省德清縣國泰紡織瓷件廠、蘇州市中天化纖紡織瓷件廠、中環(huán)集團蘇州市誠昌精細陶瓷有限公司、泰榮特種陶瓷廠等。

8.5 造紙行業(yè)用陶瓷耐磨部件

自1966年以來，山東硅苑開始研制和生產(chǎn)造紙工業(yè)中剛玉瓷件近40余年，開發(fā)的主要產(chǎn)品有：陶瓷成形板，全陶瓷三片刮水板、外嵌陶瓷刮水板、全陶瓷五片刮水板、單片脫水板、水腿濕吸箱面板、低真空濕吸箱面板、真空吸水箱面板、毛布及方型毛布吸水箱、成形器、加壓靴、高濃陶瓷除砂器、除砂嘴及各種陶瓷耐磨部件等。材質(zhì)以氧化鋁質(zhì)(適合低、中速造紙機)和氧化鋯增韌氧化鋁質(zhì)(適合1 800～2 000 m/min及2 000～2 500 m/min中、高速造紙機中)。湖南湘瓷科藝股份有限公司亦生產(chǎn)造紙機用脫水元件。

9 導(dǎo)電陶瓷及制品

9.1 碳化硅發(fā)熱元件

1955年，沈陽鑄造研究所、北京鋼鐵研究院、第四砂輪廠、第一砂輪廠等單位聯(lián)合組成實驗組開始研究碳化硅電熱元件的制備工藝技術(shù)，1957年研制成功，1958年在山東進行工業(yè)性批量生產(chǎn)。到目前為止，已有30余家工廠生產(chǎn)碳化硅電熱元件，主要有山東淄博生建八三廠、泰興高熱電熱元件有限公司、山東省濰北硅碳棒廠、鄭州嵩山電熱元件有限公司等。1987年成立的鄭州嵩山電熱元件有限公司是世界三大高溫電熱元件生產(chǎn)廠商之一，主要從事碳化硅電熱元件和二硅化鉬電熱元件的研究和生產(chǎn)。

長期以來，國內(nèi)硅碳棒熱端的生產(chǎn)工藝一直停留在反應(yīng)埋燒老工藝。近幾年來，開始采用重結(jié)晶工藝。我國硅碳棒執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)《碳化硅特種制品硅碳棒》JB/T 3980-2008)。

9.2 二硅化鉬發(fā)熱元件

1961～1965年，中國建筑材料科學(xué)研究院開始研究二硅化鉬及其制品。20世紀(jì)70年代初期，上海電機玻璃纖維總廠開始小批量生產(chǎn)并推向市場。1987年，天津硅酸鹽研究所和上海硅酸鹽研究所研制成功質(zhì)量較高的硅鉬棒。

1998年，我國開始專門研究高品質(zhì)硅鉬電熱元件，2000年研制出性能基本達到國外同類產(chǎn)品水平的硅鉬電熱元件并成功地解決了形狀單一的問題，形成了5種規(guī)格型號的系列產(chǎn)品。嵩山高溫元件電爐廠首先建廠生產(chǎn)，是目前我國最大的MoSi2生產(chǎn)廠。其他生產(chǎn)單位有上海常興、康泰、彩興高溫元件廠，上海試驗電容器廠，蘇州高溫元件廠，唐山九博高溫元件廠，煙臺火炬超高溫材料研制有限公司，當(dāng)城高溫元件廠，四川廣元高溫元件廠等。

9.3 硼化鈦與導(dǎo)電氮化硼

1979年，中國建筑材料科學(xué)研究院陶瓷研究所開始研究8N-TIB，導(dǎo)電復(fù)合陶瓷，經(jīng)過中間試驗和推廣應(yīng)用，1984年推廣到山東青州東方特種陶瓷有限公司(原青州鋁箔總公司特鋼分廠)和淄博嘉昌特種材料有限公司(原淄博特種陶瓷廠)，先后生產(chǎn)出BN、TiB2粉末及一者復(fù)合而成的導(dǎo)電氮化硼制品。2003年后，青州東方特陶有限公司的主導(dǎo)產(chǎn)品導(dǎo)電陶瓷蒸發(fā)舟年銷售40萬支，居同行業(yè)之首。此外，濰坊博鳴凱股份公司、青州龍基物特陶新材料有限公司、濰坊邦佳特種材料有限公司和淄博鵬程特種陶瓷廠等亦生產(chǎn)導(dǎo)電氮化硼。

1988年10月，蘭江冶煉廠和中南工業(yè)大學(xué)開始進行以氧化物為原料，以炭粉為還原劑，利用高溫電阻爐直接合成硼化鈦的工業(yè)性試驗，并于1989年5月8日生產(chǎn)出第一爐近10 kg硼化鈦粉，開始了國內(nèi)的硼化鈦的工業(yè)化生產(chǎn)，建成月產(chǎn)500 kg硼化鈦的生產(chǎn)線。冶金工業(yè)部西南地質(zhì)勘查局成都西南冶金新材料開發(fā)公司工業(yè)化生產(chǎn)TIB，粉末并已申請國家專利。

9.4 氧化鋯導(dǎo)電陶瓷

1971年，冶金部鋼鐵研究總院在國內(nèi)首先研制成功以鉑銠作引線的氧化鋯質(zhì)發(fā)熱元件；1973年，又在國內(nèi)外首先成功地采用了以鉻酸鍶鑭代替鉑銠作引線體的氧化鋯質(zhì)發(fā)熱元件。多年來，該產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于各種形式的高溫電爐，1988年獲國際發(fā)明展覽會金獎。從1985年起，氧化鋯質(zhì)發(fā)熱元件先后出口美國、瑞典、日本等國，用元件組裝的超高溫電爐也已開始出口。

20世紀(jì)70年代初，我國開始研究和開發(fā)鋼水直接快速定氧傳感器技術(shù)，80年代初開始研制穩(wěn)定氧化鋯材料并取得大量成果?，F(xiàn)在，浙江樂清儀表元件廠、石家莊市萬利鑫工貿(mào)有限公司等單位已批量生產(chǎn)氧化鋯基鋼水快速定氧傳感器。

煙道氣氧傳感器、汽車尾氣傳感器等ZrO2氧傳感器已經(jīng)被廣泛使用，成為固體電解質(zhì)真正商業(yè)化的典范。主要的生產(chǎn)單位包括中國科學(xué)院上海硅酸鹽研究所、南京分析儀器廠、南京化工研究院、沈陽陶瓷廠、洛陽耐火材料研究院等。

固體氧化物燃料電池(SOFC)是以ZrO2等導(dǎo)電陶瓷為隔膜，采用全固態(tài)設(shè)計的一種燃料電池，在歐美、日本等發(fā)達國家均是能源領(lǐng)域重點支持的對象。20世紀(jì)90年代，中國科學(xué)院上海硅酸鹽研究所的燃料電池課題組開始研究固態(tài)氧化物燃料電池，承擔(dān)了國家科技部和中國科學(xué)院聯(lián)合下達的固態(tài)氧化物燃料電池“九五”攻關(guān)任務(wù)，1999年3月成功組裝和運行了一個電解質(zhì)膜面積為40 mm×40 mm的含十個單體的SOFC電池堆。2001年3月，組裝和運行了由80個面積為100 mm×100 mm的單體組成的電池堆，最大輸出功率810 W，是迄今為止國內(nèi)運行的最大功率的電池堆。

9.5 β-AlO3導(dǎo)電陶瓷

中國科學(xué)院上海硅酸鹽研究所是國內(nèi)主要的β-AlO3陶瓷研制單位，多年來，對從原料到陶瓷、從組成到顯微結(jié)構(gòu)、從制備工藝到各種特性等進行一系列系統(tǒng)深入的研究，具備制備各種規(guī)格、具有良好性能的各種β-AlO3陶瓷制品，性能達到國際先進水平。

9.6 鉻酸鑭發(fā)熱元件

鉻酸鑭發(fā)熱元件可用于錄相機磁頭鐵氧體單晶的制備、寶石變色處理等，是目前最好的陶瓷電熱元件之一。包頭稀土研究院和山東大學(xué)聯(lián)合研制的鉻酸鑭電熱元件使用壽命可達2 000 h以上，性能和日本元件相當(dāng)。包頭稀土研究院在20世紀(jì)80年代初期研制完成了啞鈴形鉻酸鑭發(fā)熱材料的工作，并通過了部級技術(shù)鑒定，在1995～1996年研制開發(fā)成功了鉻酸鑭等直徑發(fā)熱元件。我國目前只有包頭稀土研究院能生產(chǎn)鉻酸鑭電熱元件。

10 陶瓷纖維與制品

10.1 硅酸鋁纖維(含高鋁纖維)與制品

硅酸鋁纖維與制品是一種輕質(zhì)、隔熱、耐溫的絕熱材料。20世紀(jì)70年代，我國的陶瓷纖維工業(yè)開始起步，唐山第十瓷廠等企業(yè)利用燒礬土與廢耐火磚分別粉碎后按一定比較配合、熔融噴吹、水選清渣制成各種氈等制品。80年代初，山東淄博、河南鞏縣等利用當(dāng)?shù)卦现圃旃杷徜X纖維與制品。

1985年，我國先后從美國CE公司、B.W公司及Ferro公司引進4條耐火(陶瓷)纖維針刺毯生產(chǎn)線，推動了陶瓷纖維制品的應(yīng)用技術(shù)發(fā)展。

1986年，國家經(jīng)委、冶金部在南京銅井耐火纖維廠、湖北襄沙化工廠等單位組織了電阻法電絲成纖“干法針刺制毯”的引進線的消化吸收。1987年，又組織了電阻法噴吹成纖“干法針刺毯”引進線的消化吸收。這兩項工作均由冶金部馬鞍山鋼鐵設(shè)計研究院承擔(dān)。

1991年12月，山東沂源節(jié)能材料廠(現(xiàn)改為山東魯陽股份有限公司)建成一條CBC-1型耐火纖維針刺毯生產(chǎn)線投產(chǎn)成功，至1997年共建成7條生產(chǎn)線，1998年又建成CBC出連熔連甩生產(chǎn)線1條，真空成形、真空吸濾生產(chǎn)線4條。目前，魯陽公司的生產(chǎn)能力已達15萬t，成為亞洲最大的硅酸鋁纖維及制品的生產(chǎn)基地，并躋身于世界陶瓷纖維行業(yè)三強的行列。

20世紀(jì)80年代中后期，我國開始生產(chǎn)晶體纖維(含97%AlO3或莫來石質(zhì)纖維等)。陜縣電器廠引進美國技術(shù)生產(chǎn)氧化鋁含量大于95%的晶體纖維，年產(chǎn)量為100t/年。90年代，杭州宏達晶體纖維有限公司、浙江歐詩漫集團保溫晶體纖維廠等相繼自主開發(fā)莫來石晶體纖維。目前，產(chǎn)量分別300t/年和500t/年左右。

10.2 石英纖維及制品

1958～1960年，湖北沙市石英玻璃廠(現(xiàn)為湖北菲利華石英玻璃股份有限公司)采用氧一乙炔火焰加熱拉制成第一根石英纖維；1976年以氫氧火焰為熱源試制出直徑為20睥的石英纖維；1980年試制成功直徑為7～10 m的石英纖維；1987年采用氫氧火焰噴吹工藝生產(chǎn)出超細無渣球的石英棉。經(jīng)過30多年的發(fā)展，先后開發(fā)出石英纖維紗、定長石英纖維絲、超細石英纖維絲、空心石英纖維、石英棉、石英纖維布、石英纖維薄帶、石英纖維縫線、石英纖維套管等10多個品種的石英纖維制品。目前，湖北菲利華石英玻璃股份有限公司是國內(nèi)唯一能提供連續(xù)纖維供編織石英纖維體的生產(chǎn)企業(yè)。經(jīng)過有關(guān)部門采用2.5D或三維多向等編織工藝編織制成各種所需形狀的纖維產(chǎn)編織體，可制成石英纖維一陶瓷基復(fù)合材料、石英纖維一樹脂基復(fù)合材料，用做透波一隔熱一承載一體化的結(jié)構(gòu)件，在航空、航天、冶金行業(yè)中發(fā)揮重大作用。

10.3 碳化硅纖維與晶須

20世紀(jì)80年代中期，長沙國防科技大學(xué)等單位進行了連續(xù)SIC纖維的研制，首先合成聚合物——聚碳硅烷，然后經(jīng)過熔融紡絲成纖，再經(jīng)過不熔化處理與高溫?zé)芍频眠B續(xù)SiC纖維。目前，國防科技大學(xué)是國內(nèi)唯一可小批量連續(xù)生產(chǎn)SiC纖維的單位。

碳化硅晶須是指直徑0.2～1.5 μm、長度10～40 μm之間的一種低密度、高熔點、高強度、高硬度、低熱膨脹系數(shù)、化學(xué)穩(wěn)定性好的單晶微晶材料，廣泛用于增強陶瓷基、金屬基的復(fù)合材料的制造。20世紀(jì)90年代，中國礦業(yè)大學(xué)、攀枝花鋼鐵研究院、四川聯(lián)合大學(xué)等單位對碳化硅晶須進行了大量研究。一般以稻殼為原料，在催化劑的作用下制成SiC晶須。21 世紀(jì)初，徐州宏武納米材料有限公司、西安眾鑫特種材料有限公司等單位才開始形成一定的生產(chǎn)能力。2002年，徐州宏武納米材料有限公司開始生產(chǎn)各種納米粉體，其中β-SiC(W)有2種規(guī)格，即納米級和微米級2種晶須，生產(chǎn)能力為500～600 kg/月。

10.4 ZrO2纖維與布膜

ZrO2纖維具有熔點高(2 715 ℃)、導(dǎo)熱率低[<2.4 W/(m·K)]的特點，是氧化或惰性氣氛下最佳的高溫隔熱材料。

1979年，山東工業(yè)陶瓷研究設(shè)計院開始用前驅(qū)體工藝制備ZrO2紙、氈等制品；1987年開始小批量生產(chǎn)ZrO2纖維氈，成功地用于微波加熱爐和1 800 ℃高溫電爐中的隔熱材料；1995年，列入軍工攻關(guān)項目并研制衛(wèi)星電池用ZrO2纖維布膜；2001～2005年期間，通過改進工藝等使ZrO2布膜的強度、吸堿率等主要技術(shù)指標(biāo)達到美國同類產(chǎn)品的水平并開始在電池中試用和壽命考核試驗。

2000年，山東大學(xué)化學(xué)所開始用溶膠一凝膠工藝進行定長ZrO2纖維的研制和ZrO2纖維的研究。同時，山東大學(xué)晶體研究所采用含鋯聚丙烯材料，用甩絲成纖工藝制備ZrO2纖維，申報專利和成果轉(zhuǎn)化工作，現(xiàn)已形成小批量生產(chǎn)能力。

10.5 連續(xù)氮化硼纖維

在惰性或氨氣氛下，氮化硼可以在2 800 ℃下使用，是良好的熱導(dǎo)體和電絕緣材料。纖維材料可以用作金屬線陶瓷復(fù)合材料中的增強劑，具有改善其他性能(如抗熱震性學(xué))的特點。

1978年，山東工業(yè)陶瓷研究設(shè)計院開始采用化學(xué)轉(zhuǎn)化法制備定長氮化硼纖維；1986年后開始承擔(dān)國家“863”項目——氮化硼纖維工藝改進和性能提高研究，使定長氮化硼纖維的主要性能達到國外同類產(chǎn)品的水平。2003年開始進行連續(xù)氮化硼纖維的研制，先后解決了B2O3纖維的吸潮、氮化工藝參數(shù)的調(diào)整及進行高溫?zé)崂焯幚砗?，使連續(xù)氮化硼纖維的抗拉強度、彈性模量均達到國外先進國家的生產(chǎn)水平，連續(xù)纖維的總長度可達510 m，可供編織氮化硼纖維制品使用。2006年，山東工業(yè)陶瓷研究設(shè)計院開展連續(xù)氮化硼纖維的編織和氮化硼編織體與氮化硅復(fù)合的試驗工作。2009～2010年，進行連續(xù)氮化硼纖維的擴大產(chǎn)量等工作以滿足工業(yè)部門的需求。

(完)