中國粉體網(wǎng)訊 清華大學(xué)教授、世界陶瓷科學(xué)院院士潘偉教授，長期致力于高溫結(jié)構(gòu)陶瓷材料及陶瓷納米材料的研究，在超高溫陶瓷熱障涂層材料的篩選、設(shè)計(jì)與性能調(diào)控等基礎(chǔ)理論研究方面取得了系列創(chuàng)新性成果，建立了陶瓷材料結(jié)構(gòu)性氧空位這一低熱導(dǎo)率材料篩選的重要準(zhǔn)則，篩選研制了一系列具有極低熱導(dǎo)率的陶瓷材料，并得到了應(yīng)用，在高溫燃?xì)廨啓C(jī)熱障涂層材料方面取得了優(yōu)異成績，得到了國內(nèi)外材料熱傳導(dǎo)領(lǐng)域的關(guān)注與認(rèn)可。
10月30日，在由中國粉體網(wǎng)主辦的“2020第三屆新型陶瓷技術(shù)與產(chǎn)業(yè)高峰論壇”上，潘偉教授做了《低導(dǎo)熱陶瓷材料及熱障涂層應(yīng)用》的精彩報(bào)告。報(bào)告后，潘教授在現(xiàn)場接受了中國粉體網(wǎng)記者的專訪，并就熱障涂層技術(shù)問題及我國先進(jìn)陶瓷產(chǎn)業(yè)發(fā)展存在的問題談了他的看法。
高性能熱障涂層的技術(shù)難點(diǎn)是什么？
從潘教授的報(bào)告中，我們獲悉，高熔點(diǎn)、低熱導(dǎo)率、高溫下結(jié)構(gòu)與組分穩(wěn)定、耐腐蝕的熱障涂層對于重型燃?xì)廨啓C(jī)非常重要。潘教授長期致力于研究重型燃?xì)廨啓C(jī)熱障涂層材料和涂層技術(shù)，他告訴中國粉體網(wǎng)記者，在這一領(lǐng)域的基礎(chǔ)研究方面，我們國家在國際上是領(lǐng)先的，主要側(cè)重于對材料的基本結(jié)構(gòu)和性能的研究，但是與實(shí)際應(yīng)用還有一定的距離。
目前，熱障涂層材料用的比較成熟的粉體原料是7%~8%的釔穩(wěn)定氧化鋯（YSZ）。國外研制的YSZ粉末工藝相對成熟、涂層性能比較可靠，在航空發(fā)動機(jī)和工作溫度相對較低的燃?xì)廨啓C(jī)上得到了普遍應(yīng)用。據(jù)潘教授講，國外高性能熱障涂層熱噴涂粉末不斷朝著高純化、組織結(jié)構(gòu)精細(xì)調(diào)控、性能評測多元化的方向發(fā)展，并且形成了批量化的生產(chǎn)能力，部分通用性粉體可以向我國輸出。
然而，國外的高性能氧化鋯涂層粉體特別是適用于大氣等離子噴涂的造粒材料制備技術(shù)屬于商業(yè)機(jī)密。潘教授告訴記者，我國重型燃?xì)廨啓C(jī)熱障涂層技術(shù)的發(fā)展，目前還處于一個(gè)跟蹤追趕國外先進(jìn)水平的階段。涂層技術(shù)的難點(diǎn)在于能否得到一個(gè)高結(jié)合力常數(shù)、長壽命的涂層，在這方面，我們國家與世界先進(jìn)國家還是有一定的差距。我們的涂層存在著與基體的結(jié)合強(qiáng)度不夠，而且使用壽命不夠長的問題。
我國先進(jìn)陶瓷產(chǎn)業(yè)的發(fā)展存在哪些亟待解決的問題？
潘教授認(rèn)為，我們國家的先進(jìn)陶瓷材料從粉體的制備到高性能陶瓷的精密制造，與發(fā)達(dá)國家相比還是有很大的差距。潘教授舉例說，國內(nèi)陶瓷粉體的穩(wěn)定性與國外相比，不是很好。日本企業(yè)生產(chǎn)的氧化鋁粉體，會按照不同的等級細(xì)分得非常嚴(yán)格，有很多系列的品牌，而且質(zhì)量都很穩(wěn)定。國內(nèi)的生產(chǎn)廠家很多，但大多都是低端產(chǎn)品，粉體質(zhì)量不夠穩(wěn)定，對產(chǎn)品品質(zhì)的細(xì)分沒那么嚴(yán)格，此外就是粉體的分散性不是很好，高溫?zé)Y(jié)性也有待進(jìn)一步改進(jìn)。
另外一方面，我們國家面向精密機(jī)械、半導(dǎo)體行業(yè)的陶瓷產(chǎn)品現(xiàn)在還比較少，精密機(jī)械和半導(dǎo)體設(shè)備里面會用到大量的陶瓷零部件，但是我們國家過去在半導(dǎo)體設(shè)備制造方面比較落后，在半導(dǎo)體行業(yè)中的高技術(shù)陶瓷產(chǎn)品的制造也比較落后，特別是精密加工陶瓷零部件，有些領(lǐng)域我們還處于空白。
如何提升國產(chǎn)特種陶瓷粉體的性能？
潘教授與國外做陶瓷粉體的企業(yè)有很多的聯(lián)系，據(jù)他的觀察，日本很多的陶瓷粉體生產(chǎn)廠家，他們不僅是把粉體做出來，而且在陶瓷粉體的燒結(jié)以及陶瓷產(chǎn)品方面的研究往往也做得很好；他們會告訴客戶，他們的粉體在什么條件下進(jìn)行燒結(jié)，可以達(dá)到什么性能。
然而在中國大部分生產(chǎn)粉體的企業(yè)，僅僅是生產(chǎn)粉體，而至于這個(gè)粉體是否好用，他們很少關(guān)心，只是關(guān)注粉體有多純、有多細(xì)。在潘教授看來，僅僅是純度高和粒徑小，并不代表陶瓷粉體的性能一定好。一個(gè)好的粉體，它的分散性、成型性能等很多性能都很重要。中國企業(yè)在做粉體的同時(shí)也應(yīng)該研究一下他的粉體能不能做出好的陶瓷制品出來，這是需要努力的一個(gè)方向。
潘教授告訴記者，在熱障涂層噴涂過程中的工藝細(xì)節(jié)上，我們與國外還有比較大的差距。我們可以噴出來、能噴上去，但是后邊一些詳細(xì)的技術(shù)參數(shù)，與國外相比還是不夠的。在國外，同樣的設(shè)備、同樣的粉體，但是對于工藝參數(shù)、后面的研究非常多、非常細(xì)，因此他們噴出來的粉體質(zhì)量比我們好，薄膜涂層比我們國內(nèi)的要好很多。
潘教授講，國外企業(yè)的技術(shù)積累的時(shí)間很久，他們能持續(xù)幾十年研究一個(gè)技術(shù)，把每一個(gè)細(xì)節(jié)都做得很好，且不急于把一件產(chǎn)品推向市場。潘教授舉例說，他與日本三菱重工自2003年開始合作研究一個(gè)新型熱障涂層材料，雖然在2004年時(shí)做出來的材料基本性能就已經(jīng)比較好了，但是他們卻等到2010年以后才將它用到最新的燃?xì)廨啓C(jī)上面。
通常，一種原料做出來以后，需要經(jīng)過十年以上的持續(xù)研發(fā)和內(nèi)部改造的工作才能經(jīng)受市場的考驗(yàn)。但是，我們國內(nèi)做出來一種材料之后，會馬上宣傳自己做得很好，然而一到應(yīng)用階段就出現(xiàn)問題了。潘教授說，日本企業(yè)在技術(shù)上的考核要花很多的時(shí)間；我們國家的企業(yè)在試驗(yàn)、考核的程度、能力方面還不夠，大家都習(xí)慣于做加速試驗(yàn)，實(shí)際上，加速試驗(yàn)跟真正的工況試驗(yàn)還是有區(qū)別的，國外是持續(xù)5年、10年在做實(shí)際工況的試驗(yàn)。
（中國粉體網(wǎng)記者采訪/黑金、編輯整理/平安）
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