Industrikeramer är ett högpresterande konstruerat material som framställs genom sintering av oorganiska icke-metalliska material vid höga temperaturer.
Industriceramikbranschen är en högteknologisk industri som bygger på oorganiska icke-metalliska material och som tillverkar högpresterande strukturdelar och funktionala komponenter med extrem miljöanpassningsförmåga genom precisionsdesign av formler, ultrafin pulverbearbetning och högtemperatursinteringsteknik. Till skillnad från traditionell hushållsceramik ligger dess kärnavärde i den kreativa integreringen av materialvetenskap, teknisk mekanik och kemisk stabilitet, vilket ger produkterna unika prestandaegenskaper såsom extremt hög temperaturmotstånd, extrem hårdhet, korrosionsmotstånd och låg densitet.
Industriceramikbranschen omfattar strukturceramik (såsom mekaniska tätningar, verktyg), elektronceramik (såsom halvledarsubstrat, sensorchips), bioceramik (såsom konstgjorda leder), kernteknisk ceramik och ny energiceramik (såsom separatorer till fasta batterier) samt andra mångdimensionella teknologigrenar, vilket utgör de "osynliga pelarna" inom modern luftfart, högteknologisk utrustning, elektronikinformation, ny energi och medicinteknologi.
Kärnan i industriceramik är att omvandla spröda material till tekniska lösningar som överskrider prestandagränserna mellan metaller och polymerer genom exakt kontroll av mikroskopiska korngränser och fasammansättning, och utgör den underliggande tekniken för att uppnå lättvikt i komponenter som utsätts för höga temperaturer, miniatyrisering av elektronikkomponenter samt långsiktig hållbarhet i kemisk utrustning.
Den djupa omstruktureringen av det globala konkurrensmönstret. Med den framskridna utvecklingen av initiativet "Ett bälte, en väg" har Kinas industrikeramer snabbat upp sin närvaro på utlandsmarknaderna. Samtidigt som man behåller exportfördelarna för traditionell byggnadskeramik har högpresterande elektronisk keramik, specialkeramik och andra högvärdiga produkter blivit en ny tillväxtdrift för export. Samtidigt har konkurrensen om gränsöverskridande tekniskt samarbete och rättigheter till standardisering blivit allt intensivare och företag som behärskar kärnteknologier förväntas inta en dominerande position i den globala industrileden.
Kinas industrikeramikindustri genomgår en kritisk omvandlings- och moderniseringsperiod där strategiska möjligheter möts. Från att stödja modernisering av traditionella industrier till att möjliggöra genombrott inom nya industrier, blir den strategiska betydelsen av industrikeramik alltmer framträdande. I framtiden måste industrin ha teknologisk innovation som den centrala drivkraften, stärka samverkansinnovation mellan näringsliv, universitet och forskning samt göra genombrott vad gäller nyckelteknologier; ha grön omställning som grund för hållbar utveckling och bygga upp en industriell ekologi med effektiv resursanvändning; ta marknadsutvidgning som en tillväxtpunkt och fördjupa det internationella samarbetet samt bygga varumärken. Med den fortsatta frigörandet av politiska fördelar och den ständigt ökande marknads efterfrågan, kommer Kinas industrikeramikindustri säkert att göra ett språng från att följa efter till att leda, och lämna avtryck av Kina på världskartan över nya material. Denna process handlar inte bara om att förbättra industriell konkurrenskraft, utan är också en konkret praktik för att uppnå vetenskaplig och teknologisk självständighet och främja högkvalitativ utveckling.
Med avancerad materialvetenskap och tillverkningsteknologi har industrikeramik blivit ett oumbärligt nyckelmaterial inom modern industri.
Industrikeramik består huvudsakligen av metallföreningar (såsom Al₂O₃, ZrO₂), nitrider (såsom Si₃N₄), karbider (såsom SiC) och andra icke-metallföreningar, och deras prestandaegenskaper är följande:
Hög hårdhet och nötningstånd: Industrikeramik är vanligtvis hårdare än metallmaterial, exempelvis har aluminiumoxidkeramik en Mohshårdhet på 9 (näst efter diamant), vilket gör dem lämpliga för miljöer med hög nötning.
Hög temperaturmotstånd: Den kan tåla temperaturer över 1000°C, exempelvis förblir silikonkarbidkeramik stabila vid 1600°C och används ofta i komponenter till flygmotorn.
Kemisk tröghet: Industrikeramik har stark motståndskraft mot frätande medier såsom syror, baser och salter, exempelvis kan zirkoniumoxidkeramik fortfarande användas länge i starkt sura miljöer.
Isolering och dielektricitet: Aluminiumoxid, aluminiumnitrid, etc. är högkvalitativa isoleringsmaterial som används allmänt i elektroniska substrat och förpackningar.
Lättvikt: Endast 1/3-1/2 av densiteten hos metall, vilket minskar utrustningens vikt och förbättrar energieffektiviteten.
Enligt sammansättning och användning kan industrikeramerik indelas i följande kategorier:
1. Oxidkeramerik
Aluminiumoxid-keramerik (Al₂O₃):
De mest vanliga industrikeramerikerna, Al₂O₃-innehåll mellan 75% och 99,9%, hög hårdhet och god isolering, används i mekaniska tätningar, elektroniska substrat, verktyg, etc.
Zirkoniumoxid-keramerik (ZrO₂):
Hög tenacitet (2-3 gånger större brotttenacitet än aluminiumoxid), slitstarka, används i tandrestaurationer, lager, mobiltelefonryggplattor.
Berylliumoxid-keramerik (BeO):
Hög värmeledningsförmåga, används för värmeavledning i högeffekts elektronikkomponenter, men det bör noteras att de är toxiska.
2. Icke-oxidkeramer
Keramer av kiselkarbid (SiC):
Hög temperaturmotstånd och starkt motstånd mot termisk chock, används i högtemperaturovnslinor och halvledartillverkningsutrustning.
Keramer av kiselnitrid (Si₃N₄):
Har både hög hållfasthet och motstånd mot termisk chock, och används i turbinrotorer, kullagerkulor.
Keramer av aluminiumnitrid (AlN):
Med hög värmeledningsförmåga och isolering är det det mest lämpliga materialet för LED-substrat och integrerade kretspaket.
3. De kärnans användningsområden för industrikeramer
Industrikeramer kan uppfylla mekaniska, termiska, kemiska och andra funktioner i applikationer. På grund av hög temperaturmotstånd, korrosionsmotstånd, nötningmotstånd, erosionmotstånd och andra fördelar kan industrikeramer ersätta metallmaterial och organiska polymermaterial för hårda arbetsmiljöer, och har blivit ett oumbärligt material i traditionell industriomvandling, nya industrier och högteknologi, samt har ett brett användningsområde inom energi, flyg- och rymdindustri, maskiner, bilar, elektronik, kemisk industri och andra fält.
Dessa industrikeramer har sina egna styrkor och används omfattande, till exempel används keramer med hög hårdhet och hög slitstyrka för att tillverka mekaniska delar, tätningar, skärverktyg och andra material. Keramer med hög slitstyrka, hög draghållfasthet och hög seghet används för att tillverka slitstarka, lätta delar, värmebeständiga och värmeisolerande delar, ångturbinblad, kolvtak m.m. Samtidigt används keramer med hög korrosionsbeständighet och god kemisk stabilitet vid kontakt med biologiska enzymer för att tillverka deglar för smältning av metaller, värmeväxlare, biologiska material m.m. Olika strukturmaterial tillverkas också med keramer som fångar in och absorberar neutroner. Dessa tillämpningar är bara några av industrikeramernas många användningsområden, och användningsområdena för industrikeramer är mycket breda.
Som kärnmaterial inom högklassig tillverkning under det 21:a århundradet driver prestandahopp inom industrikeramer innovation inom energi, medicin, halvledare och andra områden. Med avancemang inom tillverkningsteknologi och fördjupade tvärvetenskapliga studier kommer industrikeramer att frigöra större potential inom applikationer i extrema miljöer, miniatyriserade enheter och andra områden, vilket gör dem till en nyckeldrivkraft för kolkokavhet och industriell uppgradering.
EN
