中國粉體網(wǎng)訊  高性能碳化物先進陶瓷材料具有耐高溫、穩(wěn)定性好、硬度高、良好的電導率和熱導率等性能，在化工、機械、能源、電子、無線通訊、航天航空、國防科技等領域被廣泛應用。盡管碳化物陶瓷具有一系列優(yōu)良的性能，但是其原子間是由鍵性很強的共價鍵結合，熔點高，較難燒結。為此發(fā)展了碳化物陶瓷的常壓燒結、反應燒結、熱壓燒結、熱等靜壓燒結、放電等離子燒結等燒結技術。

碳化物陶瓷燒結技術專利信息分析

碳化物陶瓷的發(fā)展是極度依賴其燒結技術的發(fā)展的，我們先通過對碳化物陶瓷材料燒結技術進行專利信息分析，了解碳化物陶瓷材料燒結技術的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢。

1905 年，Carborumdum 在碳化物先進陶瓷材料燒結技術領域申請了第一件專利。1905—1970年，碳化物先進陶瓷材料燒結技術全球專利申請量很少，幾乎在 20 件以下。該時期為碳化物先進陶瓷材料燒結技術的萌芽時期，技術研發(fā)處于探索階段。

碳化物先進陶瓷材料燒結技術全球專利申請趨勢

1971—1997 年，這一時期碳化物先進陶瓷材料燒結技術的專利申請量得到了提升，專利申請量緩慢增加，申請人和發(fā)明人也在逐漸增加，研發(fā)團隊不斷壯大。這一時期為碳化物先進陶瓷材料燒結技術的發(fā)展時期，熱等靜壓燒結、微波燒結、放電等離子燒結等新技術相繼出現(xiàn)，雖然申請量仍不多，申請量有起伏，但逐漸達到了每年幾十件的水平。

1998 年至今，是碳化物先進陶瓷材料燒結技術的快速發(fā)展時期，專利申請量呈快速增長的趨勢。中國在碳化物先進陶瓷材料燒結技術領域的發(fā)展較晚，主要是由于中國工業(yè)基礎相對比較薄弱，2008 年后，專利申請量呈快速增長的趨勢。尤其是 2015 年后，中國的專利申請量增長趨勢與全球專利申請量的增長趨勢相近，成為全球專利申請量增長的主要因素。

在排名前 30 的申請人中日本不僅申請總量最多，還擁有較多的大型企業(yè)。例如日本礙子、日立等，說明日本對碳化物先進陶瓷材料燒結技術較為關注。在排名前 30 的申請人中，來自美國的企業(yè)共 6 家，Carborumdum 的專利申請量為 75 件，該公司是美國在碳化物先進陶瓷材料燒結技術領域申請專利最早的公司，這與美國較早開始碳化物陶瓷燒結技術的情況相符，SiC 的反應燒結技術最早在美國研究成功。早期碳化物燒結技術（如熱壓燒結、常壓燒結、反應燒結等）的研發(fā)多集中在美國。

碳化物先進陶瓷材料燒結技術全球前 30 主要申請人國別分布

可以看到，碳化物陶瓷產(chǎn)業(yè)具有優(yōu)勢的地區(qū)對其燒結技術也極為重視，同時他們對燒結技術的研究又進一步鞏固了他們在碳化物陶瓷領域的地位。

氮化物陶瓷

氮化物陶瓷是氮與金屬或非金屬元素以共價鍵相結合的難熔化合物為主要成分的陶瓷。應用較廣的陶瓷有四氮化三硅、氮化硼、氮化鋁等陶瓷。其中以四氮化三硅陶瓷的抗氧化能力最佳，1400℃時開始活性氧化，抗化學腐蝕性很好。有的還具有特殊的機械、介電或導熱性能。和氧化物相比，氮化物抗氧化能力較差，從而限制了其在空氣中的應用。

氮化物陶瓷具有極其優(yōu)良的耐化學腐蝕性能，是制造各種易腐蝕部件的好材料。它能耐幾乎所有的無機酸(氫氟酸除外)和30%以下的燒堿溶液，也能耐很多有機物質的侵蝕。所以可用作制造坩堝、球閥、高溫密封閥、各類水泵的密封件等。

氮化物陶瓷還是一種很好的電絕緣材料，它的電絕緣性能可以和氧化鋁陶瓷相比。它還有透微波的性能，可以用作雷達天線罩。它的介電性能隨溫度的變化甚小，在高溫下至少可用到550°C。它的抗熱震性能在各類陶瓷中是比較優(yōu)越的，這使它可以在六個馬赫(即六倍于音速)，甚至于可在七個馬赫的飛行速度下使用，是制造火箭噴嘴和透平葉片的合適材料。

但是，和碳化物陶瓷一樣，由于鍵性很強的共價鍵的存在，氮化物陶瓷的燒結也非常困難，這就給其實際生產(chǎn)帶來了困難。因此，碳化物陶瓷和氮化物陶瓷的燒結工藝成為了研究熱點。另一方面，由于燒結難度較大，對燒結設備的要求自然更高，沒有先進設備的支撐，無論再先進的技術也無法發(fā)揮它的最佳作用。一句話，碳化物陶瓷與氮化物陶瓷的燒結，既需要好技術，也需要好設備。

中國粉體網(wǎng)將在鄭州舉辦“2021第四屆新型陶瓷技術與產(chǎn)業(yè)高峰論壇”。屆時，來自上海晨華科技股份有限公司的研發(fā)部經(jīng)理孫礦先生帶來題為《高性能氮化物碳化物陶瓷的工藝及裝備研究進展》的報告。上海晨華科技股份有限公司具有18年的熱工裝備制造經(jīng)驗，在報告中，孫礦經(jīng)理將立足于自身積累的研發(fā)生產(chǎn)經(jīng)驗，與大家分享氮化物陶瓷和碳化物陶瓷的燒結工藝及燒結設備選擇等方面的知識。（鑒于當前防控需要，原定于2021年8月13-14日在鄭州喆鵬酒店舉辦的“第四屆新型陶瓷技術與產(chǎn)業(yè)高峰論壇”將延期舉辦，計劃參會的單位可以聯(lián)系會務組，具體舉辦日期主辦方確定后將第一時間通知您�。�

專家介紹：

孫礦，工學碩士，上海晨華科技股份有限公司研發(fā)部經(jīng)理，從事真空燒結設備研發(fā)超十年，帶領企業(yè)團隊先后研發(fā)出單晶硅、氣壓爐、第四代SPS、MiniSPS、MiniHP等設備產(chǎn)品，并進行前沿設備及控制如閃燒、超聲波輔助燒結，多場耦合燒結等多功能設備研發(fā)，提高設備自動化程度及安全性，操作易用性，受到用戶好評。任職期間承擔多項市級項目，并與中科院過程所、南京理工大學、太原理工大學等科研院所進行項目合作。

參考來源：

[1]熊文婷.碳化物先進陶瓷材料燒結技術專利信息分析

[2]王波. 高性能多孔氮化物陶瓷的組織設計與制備

[3]劉永勝. 氮化物陶瓷系高溫透波材料的研究進展

（中國粉體網(wǎng)編輯整理/山川）

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