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国内外先进陶瓷的发展现状及其差距

http://www.tccang.com/  2018-07-18  来源:中国陶瓷工业协会  浏览次数:3
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核心提示:近年来,新材料一直是我国和许多国家的重点研发方向,在工业以及国防、航天、电子、生物医学等领域有着广泛的应用,国家、省、市各有关部门每年都重点支持新材料项目。但是,与欧美、日本等发达国家相比,我国的先进陶瓷产业除少数达到甚至超过国外同行外,总体上是明显落后于发达国家的水平。本文对国内外先进陶瓷的发展现状及其差距进行了简要的梳理与总结。
        近年来,新材料一直是我国和许多国家的重点研发方向,在工业以及国防、航天、电子、生物医学等领域有着广泛的应用,国家、省、市各有关部门每年都重点支持新材料项目。但是,与欧美、日本等发达国家相比,我国的先进陶瓷产业除少数达到甚至超过国外同行外,总体上是明显落后于发达国家的水平。本文对国内外先进陶瓷的发展现状及其差距进行了简要的梳理与总结。


国外先进陶瓷的发展现状


   目前国外先进陶瓷发展处于领先地位的主要有美国、日本、欧盟、俄罗斯等。其中,美国先进陶瓷在航空航天、核能等领域的应用处于领先地位;日本在先进陶瓷材料的产业化、民用领域方面占据领先地位,并占有世界先进陶瓷约一半的市场份额;欧盟在先进陶瓷部分细分应用领域和机械装备领域处于领先地位;俄罗斯、乌克兰在结构陶瓷和陶瓷基复合材料方面实力雄厚。


   美国陶瓷工业部门的统计数字显示,美国、日本、欧盟的先进陶瓷市场年平均增长率为12%,其中欧盟先进陶瓷市场总值年平均增长率达15%~18%;美国先进陶瓷市场总值年平均增长率9.9%;日本精细陶瓷协会对日本先进陶瓷市场进行了预测,其年平均增长率为7.2%。目前先进陶瓷最大市场在日本和美国,其次是欧盟。


   日本在先进陶瓷材料科研、制备方面占有领先的地位。近年来,日本将先进陶瓷作为战略性产业,不断加大投资力度。在电子陶瓷、光导纤维、高韧性陶瓷等先进陶瓷材料方面,日本均处于领先地位。日本生产的先进陶瓷敏感元件已占据国际市场主要份额,包括热敏、压敏、磁敏、气敏、光敏等在内的各种先进陶瓷产品垄断着大部分市场;在泡沫陶瓷、超塑性陶瓷、塑胶复合陶瓷以及各种先进陶瓷材料与陶瓷部件研发,高性能陶瓷电池、陶瓷发动机等研发开发方面,均处于领先地位。


   美国先进陶瓷发展重点为高温结构陶瓷,目前在航天技术、航空器、核工程、汽车、医疗设备及机械动力等领域处于大范围使用阶段。美国国家航空和宇航局(NASA)在结构陶瓷的开发和加工技术方面正实施大规模的研究与发展计划,重点对航空发动机、民用热机中的关键闭环实现陶瓷替代,同时对纳米陶瓷涂层、生物医学陶瓷和光电陶瓷的研究、产业化进行资助。


   欧盟各国以功能陶瓷和高温结构陶瓷为主要研究对象,特别是德国、法国在结构陶瓷领域进行了重点研究,主要集中在发电装备、新能源材料和发动机中的陶瓷器件等领域,如陶瓷活塞盖、排气管里衬、涡轮增压转子及燃气轮转子等。此外,欧盟部分国家在先进陶瓷机械、装备方面优势明显。例如,匈牙利拥有陶瓷注射成型(CIM)技术,陶瓷研磨抛光工艺,高精度加工工艺等,品种繁多,用于绝热器件、自动化工业、热容器、泵、轴、阀、密封件等,使用范围非常广泛。


   俄罗斯、乌克兰两国在先进陶瓷的研究开发和生产方面,基础扎实,设施齐全。在结构陶瓷和陶瓷基复合材料方面,不论是氧化物陶瓷、非氧化物陶瓷、复相陶瓷或者是陶瓷基复合材料,不但在实验室研制成功,而且已开发成有明确应用目的的制品,相当一部分已投入商业生产。


国内先进陶瓷的发展现状


   我国先进陶瓷研究发展至今,取得了一系列创新性成果。其中,我国创新性地将纤维补强陶瓷基复合材料应用于战略导弹和各类卫星天线窗的保护框上;多元氮陶瓷相图的研究在国际上有较高的影响,多相复合陶瓷概念的提出促成了一大批具有优异综合性能的新材料诞生;在纳米陶瓷粉体制备与团聚方面的研究,以及纳米陶瓷固相烧结理论等方面均有国际一流的创新成果。


   进入21世纪,功能陶瓷的研究得到了国家和各科研院所的高度重视。我国先进陶瓷产业进入了快速发展期,精密小尺寸产品、大尺寸陶瓷器件的成型、烧结技术、低成本规模化制备技术,陶瓷加工系统等领域不断打破国外垄断和技术封锁。目前,我国在某些尖端先进陶瓷的理论研究和实验水平已经达到国际先进水平;其研究领域广泛,几乎涉猎了所有先进陶瓷材料的研究、开发和生产;许多先进陶瓷产品在我国已能大批量生产,产品质量较稳定,并能占领一定的国际市场。


   目前国内先进陶瓷产业主要集中在山东、江西、广东、江苏、浙江、河北、福建等几个省份,2015年这些省份产值比例约占全国产值的70%。其中,华东地区较大的先进陶瓷产业基地有山东淄博、江苏宜兴,华中地区较大的先进陶瓷产业基地有江西萍乡,华南地区较大的先进陶瓷产业基地有广东佛山。


国内外先进陶瓷发展现状的差距


   国内先进陶瓷总体水平与国外相比还存在一定的差距。主要表现在以下几个方面:


   ●高端粉体制备技术远远落后

   我国对陶瓷粉体的制备尚未引起足够的重视,多种陶瓷粉体尚无专业化生产企业,许多企业不得不“自产自销”。例如:高纯氧化铝粉,日本企业99.99%氧化铝粉烧结温度只需1300℃,而国内需要到1600℃以上;高纯氮化硅粉仍受到日本UBE和德国H.C.Stark的限制,国内企业在粉体质量上仍存在较大的波动。


   ●制造装备水平落后

   虽然我国引进了国外先进的工艺装备,像气压烧结炉、热等静压、注射成型机、流延机等来提高我国的技术装备水平,但因投资大,在经济上给企业造成了很大压力,从而限制了先进陶瓷的发展。而国内仿制设备因加工水平差距,可靠性和稳定性暂时无法与国外产品相比。


   ●新产品产业化落后

   目前,实验室阶段的研究工作偏多,忽视了中试、工程化和产业化技术的研究,成果没有转化为现实生产力。虽然研究工作形成了很多技术成果,但绝大多数处于实验室研究阶段,实验室研制出来的成果距离产业化的目标还有较大距离。


   ●产能分散、过剩

   国内先进陶瓷领域的企业数量虽多,但规模普遍较小,行业内中小微企业约占70%左右,多数中小微企业的核心技术基本依靠引进,其产品单一,制备成本较高,缺乏企业自主创新能力和市场竞争力。同时也缺乏统筹规划和顶层设计,重复性的研究工作较多,使得有限的人、财、物等资源过于分散,盲目和粗放的发展方式同时导致了产品产能的过剩。例如近些年来陶瓷刀具、泡沫陶瓷均出现“供大于求”的现象,部分中小企业经营困难,甚至倒闭。


 
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