日本高技術(shù)陶瓷研發(fā)新動(dòng)向

研究成果動(dòng)向

    材料方面

    Ｓｉ３Ｎ４陶瓷的研究一直比較活躍。一部分研究是為了配合３００ＫＷ級(jí)陶瓷氣輪機(jī)開發(fā)項(xiàng)

目而展開的，成功地研制出具有上述的耐高溫和高可靠性的Ｓｉ３Ｎ４陶瓷。另一部分研究是關(guān)于

高熱傳導(dǎo)性Ｓｉ３Ｎ４基板陶瓷的研究開發(fā)，Ｓｉ３Ｎ４的熱傳導(dǎo)率已提高到１５０Ｗ／ｍＫ以上。

與ＡｌＮ和Ａｌ２Ｏ３陶瓷相比，Ｓｉ３Ｎ４陶瓷的強(qiáng)度和韌性高，適應(yīng)散熱基板的薄型化。

    ＳｉＣ陶瓷的研究主要集中在高純度化和低溫?zé)Y(jié)方面。高純度ＳｉＣ陶瓷在半導(dǎo)體制造工業(yè)

有很好的應(yīng)用前景。利用高頻等離子體工藝制備的ＳｉＣ微粉（平均粒徑３０ｍｍ）不需要添加物

也可以熱壓致密適合用來制備高純度Ｓｉｃ 陶瓷。Ｓｉｃ的低溫?zé)Y(jié)主要是利用液相燒結(jié)工藝，研

究集中在添加劑的探索工作上。

    ＡｌＮ陶瓷的研究也很活躍。研究和開發(fā)主要以基板材料為中心，但也有探討高溫結(jié)構(gòu)應(yīng)用的研

究動(dòng)向。如何提高ＡｌＮ陶瓷的熱傳導(dǎo)率的問題已經(jīng)基本解決，如何降低ＡｌＮ陶瓷的燒結(jié)溫度和機(jī)

械性能還有待進(jìn)一步探討。Ｗａｔａｒｉ等人使用一種特殊的添加劑，可以在１６００℃的燒結(jié)溫度

下得到熱導(dǎo)率為１７２Ｗ／ｍＫ、強(qiáng)度為４５０ＭＰａ的ＡｌＮ陶瓷。ＡｌＮ與Ｓｉ３Ｎ４相比，分

解溫度高和高溫穩(wěn)定性好，適合于高溫結(jié)構(gòu)用途。

    近來穩(wěn)定化ＺｒＯ２陶瓷（ＰＳＺ，ＴＺＰ）的研究工作大部分集中在其超塑性方面，很多超塑性

的記錄也是出現(xiàn)在該陶瓷里。關(guān)于ＰＳＺ基復(fù)合材料和梯度功能材料方面的研究也很活躍。ＰＳＺ基復(fù)

合材料含Ｎｉ和Ｍｏ等金屬分散相或含Ａｌ２Ｏ３陶瓷分散相兩大類。名古屋大學(xué)平野教授等人在Ｃｅ

系ＴＺＰ陶瓷里原位合成板條狀磁性氧化物相，獲得既能提高度度又不降低韌性的效果。

    工藝方面

    等離子體放電燒結(jié)（ＳＰＳ）是日本較近幾年開發(fā)的一種新型陶瓷燒結(jié)工藝技術(shù)。ＳＰＳ法具有內(nèi)

部加熱和快速升溫特點(diǎn)，可用于需要舒緩晶粒生長(zhǎng)的燒結(jié)，也可以通過模具設(shè)計(jì)來實(shí)現(xiàn)溫度梯度，從而

滿足梯度功能材料燒結(jié)工藝的需要。有利用ＳＰＳ法來燒結(jié)Ｓｉ３Ｎ４、ＳｉＣ、Ａｌ２Ｏ３、ＺｒＯ２

陶瓷和Ｔｉ－Ａｌ系金屬間化合物等方面的研究報(bào)道。東北大學(xué)已利用ＳＰＳ燒結(jié)成功地制備了金屬——

陶瓷系和高分子—陶瓷系梯度功能材料。

    微波燒結(jié)技術(shù)在日本也頗受重視，采用頻率為２８ＧＨｚ的大型微波燒結(jié)裝置，研究Ｓｉ３Ｎ４、

Ａｌ２Ｏ３、ＰＳＺ等陶瓷的微波燒結(jié)機(jī)理并對(duì)其燒結(jié)體進(jìn)行性能評(píng)價(jià)。一般來說，與普通加熱方法相比

微波燒結(jié)的致密溫度較低。較近報(bào)道表明，在Ｓｉ３Ｎ４陶瓷的微波燒結(jié)過程中氧化物添加劑優(yōu)先加熱，

這種局部選擇加熱方式導(dǎo)致不同性能的出現(xiàn)。將微波燒結(jié)應(yīng)用于功能陶瓷研究的報(bào)道逐漸增多。