特種陶瓷作為一種(zhong)新(xin)材料，近十幾年來得(de)到了(le)迅(xun)速的(de)發(fa)展(zhan)，現代科(ke)學技(ji)(ji)術(shu)和社會(hui)生(sheng)產力的(de)發(fa)展(zhan)，迫切要(yao)求研制與(yu)發(fa)展(zhan)高(gao)溫、高(gao)強、高(gao)韌、耐磨并具有特(te)殊性能的(de)新(xin)材料，使得(de)特(te)種(zhong)陶(tao)瓷在高(gao)技(ji)(ji)術(shu)、新(xin)技(ji)(ji)術(shu)領域(yu)中(zhong)的(de)地位日趨重要(yao)。日前，記(ji)者一行人(ren)懷揣著(zhu)關于特(te)種(zhong)陶(tao)瓷發(fa)展(zhan)狀況的(de)一些問題，來到華南(nan)理工大學拜訪饒(rao)教授。

　　現狀：三大瓶頸制約特種陶瓷發展

　　饒(rao)教授介紹，目前在(zai)中(zhong)國，生(sheng)產(chan)(chan)特種陶(tao)瓷(ci)的(de)(de)(de)企(qi)業(ye)(ye)比較多，分布散(san)，不像建陶(tao)企(qi)業(ye)(ye)集中(zhong)度那么高，特陶(tao)沒有形(xing)成一個(ge)個(ge)生(sheng)產(chan)(chan)基地(di)。雖然(ran)如此，我國對特種陶(tao)瓷(ci)的(de)(de)(de)需求仍然(ran)比較大(da)，其主要應(ying)用于現代(dai)冶金、機械(xie)工(gong)程(cheng)(cheng)、信息技(ji)術、航(hang)天航(hang)空(kong)、動力工(gong)程(cheng)(cheng)、核能(neng)(neng)技(ji)術、生(sheng)物(wu)醫學、環境(jing)保(bao)護、軍事工(gong)程(cheng)(cheng)等技(ji)術領域(yu)，這就要求材料有更長的(de)(de)(de)工(gong)作壽命，更高的(de)(de)(de)使用溫度，更能(neng)(neng)承受各種殘(can)酷的(de)(de)(de)環境(jing)。

　　然而，當前(qian)國(guo)(guo)(guo)(guo)內(nei)特(te)種陶瓷(ci)(ci)遇到(dao)了一些發(fa)展(zhan)上(shang)的(de)(de)瓶頸，一是(shi)原(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)料(liao)(liao)，饒(rao)教(jiao)授告訴記(ji)者(zhe)，目前(qian)各種高(gao)端(duan)原(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)料(liao)(liao)都(dou)在日(ri)本(ben)，特(te)種陶瓷(ci)(ci)的(de)(de)原(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)料(liao)(liao)不像建筑(zhu)陶瓷(ci)(ci)那樣，在周邊地區就可以采集，特(te)種陶瓷(ci)(ci)對(dui)于(yu)原(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)料(liao)(liao)的(de)(de)純度和(he)燒(shao)結(jie)(jie)活性(xing)要(yao)求高(gao)，因為這會影響特(te)陶質(zhi)量的(de)(de)穩定性(xing)；另一個發(fa)展(zhan)瓶頸是(shi)技術(shu)(shu)，原(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)料(liao)(liao)可以依靠(kao)國(guo)(guo)(guo)(guo)外進(jin)口，但(dan)(dan)最主要(yao)的(de)(de)還是(shi)技術(shu)(shu)，我國(guo)(guo)(guo)(guo)的(de)(de)特(te)陶生(sheng)產(chan)技術(shu)(shu)水平(ping)及(ji)總體實力與美(mei)國(guo)(guo)(guo)(guo)、日(ri)本(ben)相比(bi)，差(cha)距(ju)比(bi)較大，特(te)別在實際(ji)應用、生(sheng)產(chan)水平(ping)和(he)工業化(hua)(hua)(hua)程度上(shang)仍然與發(fa)達國(guo)(guo)(guo)(guo)家相差(cha)甚遠；還有一個發(fa)展(zhan)瓶頸是(shi)設備(bei)問題，氧化(hua)(hua)(hua)物(wu)(wu)(wu)陶瓷(ci)(ci)對(dui)燒(shao)結(jie)(jie)設備(bei)的(de)(de)要(yao)求不是(shi)很高(gao)，但(dan)(dan)非氧化(hua)(hua)(hua)物(wu)(wu)(wu)如(ru)碳化(hua)(hua)(hua)物(wu)(wu)(wu)、硼化(hua)(hua)(hua)物(wu)(wu)(wu)、硅化(hua)(hua)(hua)物(wu)(wu)(wu)等材料(liao)(liao)對(dui)燒(shao)結(jie)(jie)設備(bei)要(yao)求很高(gao)，使用的(de)(de)設備(bei)大都(dou)依靠(kao)國(guo)(guo)(guo)(guo)外進(jin)口，而且燒(shao)結(jie)(jie)設備(bei)非常昂貴。饒(rao)教(jiao)授補充道，國(guo)(guo)(guo)(guo)產(chan)設備(bei)一直都(dou)在發(fa)展(zhan)之中，但(dan)(dan)是(shi)高(gao)端(duan)設備(bei)只能從國(guo)(guo)(guo)(guo)外進(jin)口。

　　“我(wo)給你看樣東(dong)西，你就(jiu)(jiu)知道(dao)我(wo)們和(he)國(guo)(guo)外的(de)(de)(de)(de)技(ji)術水(shui)平相(xiang)差有(you)多(duo)少。”說(shuo)完，饒(rao)教授(shou)便從書(shu)柜(ju)里拿出一(yi)個“寶盒”，里面(mian)裝(zhuang)著(zhu)各類特陶樣板(ban)(ban)，他(ta)在(zai)其中挑出一(yi)塊氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)鋁(lv)(lv)(lv)小圓板(ban)(ban)向記者介紹，“不要(yao)小看這(zhe)塊氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)鋁(lv)(lv)(lv)，這(zhe)是我(wo)1998年剛到日(ri)(ri)本(ben)(ben)(ben)的(de)(de)(de)(de)時候，我(wo)的(de)(de)(de)(de)日(ri)(ri)本(ben)(ben)(ben)老板(ban)(ban)告訴我(wo)，現在(zai)日(ri)(ri)本(ben)(ben)(ben)有(you)家(jia)公(gong)司(si)生(sheng)產的(de)(de)(de)(de)氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)鋁(lv)(lv)(lv)粉的(de)(de)(de)(de)純(chun)度(du)可高達99.99%，但燒結(jie)溫度(du)只需1300℃。當時我(wo)感到十(shi)分驚(jing)訝！隨(sui)后幾(ji)天(tian)就(jiu)(jiu)用該(gai)氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)鋁(lv)(lv)(lv)粉壓制和(he)燒結(jie)了(le)幾(ji)個小圓板(ban)(ban)，燒結(jie)性(xing)能果然(ran)如此。一(yi)般來說(shuo)，氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)鋁(lv)(lv)(lv)純(chun)度(du)越高，燒結(jie)溫度(du)就(jiu)(jiu)越高，而我(wo)國(guo)(guo)生(sheng)產的(de)(de)(de)(de)氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)鋁(lv)(lv)(lv)純(chun)度(du)僅(jin)為99.5%，但燒結(jie)溫度(du)還需要(yao)1600~1700℃。與此同時，該(gai)日(ri)(ri)本(ben)(ben)(ben)氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)鋁(lv)(lv)(lv)，其抗彎強度(du)、斷裂韌(ren)性(xing)、維(wei)氏(shi)硬度(du)、沖蝕磨損率均比(bi)國(guo)(guo)產氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)鋁(lv)(lv)(lv)的(de)(de)(de)(de)要(yao)好得多(duo)。目(mu)前(qian)世界(jie)上能生(sheng)產出這(zhe)樣的(de)(de)(de)(de)氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)鋁(lv)(lv)(lv)粉的(de)(de)(de)(de)企業，就(jiu)(jiu)只有(you)日(ri)(ri)本(ben)(ben)(ben)這(zhe)一(yi)家(jia)公(gong)司(si)。”

　　目前，由于國(guo)家陸續(xu)出(chu)臺促進產業(ye)轉型(xing)升級的(de)(de)政策，一(yi)些(xie)財力雄(xiong)厚的(de)(de)建(jian)陶(tao)企業(ye)也(ye)(ye)產生(sheng)向特(te)(te)種陶(tao)瓷(ci)這些(xie)新材料轉型(xing)的(de)(de)想(xiang)法，饒教授表示：“這些(xie)企業(ye)并不缺(que)錢，但如(ru)果要將特(te)(te)種陶(tao)瓷(ci)產業(ye)化，我們的(de)(de)技(ji)術(shu)(shu)力量還是(shi)比較薄弱，特(te)(te)種陶(tao)瓷(ci)不像建(jian)筑(zhu)陶(tao)瓷(ci)一(yi)樣，買了設備也(ye)(ye)就有(you)了技(ji)術(shu)(shu)，特(te)(te)種陶(tao)瓷(ci)對技(ji)術(shu)(shu)要求(qiu)比較高(gao)，像金(jin)剛的(de)(de)輥(gun)棒(bang)，從80年代開(kai)始，經過這么多年的(de)(de)研(yan)發，才做到如(ru)今的(de)(de)‘世界(jie)老大’。”這也(ye)(ye)說(shuo)明，特(te)(te)種陶(tao)瓷(ci)與建(jian)筑(zhu)陶(tao)瓷(ci)、日用陶(tao)瓷(ci)不同(tong)的(de)(de)是(shi)，其進入門檻(jian)高(gao)，體現在技(ji)術(shu)(shu)要求(qiu)高(gao)、資金(jin)需求(qiu)多，與此同(tong)時，它的(de)(de)附(fu)加(jia)值也(ye)(ye)會(hui)比較高(gao)。

　　前景：克服陶瓷脆性，擴大特陶應用范圍

　　雖然(ran)特種(zhong)陶瓷有(you)高(gao)(gao)(gao)(gao)彈性(xing)模(mo)量、高(gao)(gao)(gao)(gao)硬度、高(gao)(gao)(gao)(gao)強度、耐高(gao)(gao)(gao)(gao)溫、耐腐蝕、耐磨損等優點，但其斷裂韌性(xing)低，屬于脆性(xing)材料，所(suo)以特種(zhong)陶瓷在應用(yong)上的主要障(zhang)礙是脆性(xing)、可靠性(xing)和加工成本(ben)。

　　饒教(jiao)授解釋(shi)，脆性是(shi)陶(tao)(tao)(tao)(tao)瓷(ci)(ci)(ci)的(de)(de)(de)(de)特(te)征，也是(shi)陶(tao)(tao)(tao)(tao)瓷(ci)(ci)(ci)的(de)(de)(de)(de)致(zhi)命弱點，它間接地反映在(zai)陶(tao)(tao)(tao)(tao)瓷(ci)(ci)(ci)較低的(de)(de)(de)(de)抗(kang)機械沖擊強度(du)和(he)較差的(de)(de)(de)(de)抗(kang)溫度(du)驟變性，直觀地表現在(zai)一旦受到臨(lin)界的(de)(de)(de)(de)外加負荷，陶(tao)(tao)(tao)(tao)瓷(ci)(ci)(ci)的(de)(de)(de)(de)斷裂則(ze)具(ju)有爆發性的(de)(de)(de)(de)特(te)征和(he)災難性的(de)(de)(de)(de)后(hou)果。而斷裂韌性是(shi)衡(heng)量(liang)材料(liao)脆性的(de)(de)(de)(de)指標，是(shi)材料(liao)固有的(de)(de)(de)(de)性能，是(shi)材料(liao)阻止宏觀裂紋失穩擴展能力的(de)(de)(de)(de)度(du)量(liang)。

　　“作為最(zui)常用的(de)(de)(de)工程材(cai)(cai)料(liao)(liao)之一的(de)(de)(de)氧(yang)化鋁陶(tao)(tao)瓷，其斷裂韌(ren)性只有一般的(de)(de)(de)鑄鐵材(cai)(cai)料(liao)(liao)的(de)(de)(de)1/6左右，抗彎強(qiang)度(du)也僅僅為350MPa左右，因此(ci)，克(ke)服陶(tao)(tao)瓷材(cai)(cai)料(liao)(liao)的(de)(de)(de)脆性，提高陶(tao)(tao)瓷材(cai)(cai)料(liao)(liao)的(de)(de)(de)強(qiang)度(du)，達到材(cai)(cai)料(liao)(liao)的(de)(de)(de)強(qiang)化和韌(ren)化是進一步擴大(da)其應用范圍的(de)(de)(de)關鍵。”

　　那么如何克服陶瓷材(cai)(cai)(cai)料(liao)斷裂韌(ren)(ren)(ren)(ren)性低這(zhe)(zhe)一(yi)固(gu)有的(de)(de)性能呢？饒(rao)教授(shou)介紹：“目前可(ke)以(yi)通過(guo)氧(yang)(yang)化(hua)鋯相(xiang)變增(zeng)韌(ren)(ren)(ren)(ren)、纖維（或晶(jing)須(xu)）增(zeng)強(qiang)增(zeng)韌(ren)(ren)(ren)(ren)、第二相(xiang)顆粒(li)彌散強(qiang)化(hua)等途徑來(lai)增(zeng)韌(ren)(ren)(ren)(ren)和(he)強(qiang)化(hua)陶瓷，像日本Tosho公司(si)的(de)(de)氧(yang)(yang)化(hua)鋯復合(he)氧(yang)(yang)化(hua)鋁陶瓷，其抗彎強(qiang)度可(ke)達2500MPa。”與此(ci)同時，饒(rao)教授(shou)還向我們展示了一(yi)塊集金屬、高(gao)(gao)分(fen)子、陶瓷三大材(cai)(cai)(cai)料(liao)于一(yi)身的(de)(de)多層(ceng)復合(he)材(cai)(cai)(cai)料(liao)，“多層(ceng)復合(he)材(cai)(cai)(cai)料(liao)汲取了各種材(cai)(cai)(cai)料(liao)的(de)(de)優(you)(you)點，即陶瓷的(de)(de)耐磨、耐高(gao)(gao)溫、高(gao)(gao)分(fen)子較(jiao)好(hao)的(de)(de)彈塑性和(he)金屬良(liang)(liang)好(hao)的(de)(de)韌(ren)(ren)(ren)(ren)性，這(zhe)(zhe)也使得(de)該材(cai)(cai)(cai)料(liao)在更高(gao)(gao)、更嚴酷(ku)的(de)(de)環境下(xia)仍可(ke)保(bao)持優(you)(you)良(liang)(liang)的(de)(de)綜合(he)性能。然而，這(zhe)(zhe)塊多層(ceng)復合(he)材(cai)(cai)(cai)料(liao)并沒有根(gen)本解決陶瓷的(de)(de)脆(cui)性，只可(ke)以(yi)說，這(zhe)(zhe)塊復合(he)材(cai)(cai)(cai)料(liao)的(de)(de)斷裂韌(ren)(ren)(ren)(ren)性和(he)斷裂功(gong)比較(jiao)高(gao)(gao)。”

　　饒教授(shou)認(ren)為，現在不(bu)管(guan)是建(jian)筑陶(tao)(tao)瓷(ci)(ci)還是日用陶(tao)(tao)瓷(ci)(ci)，都(dou)已經(jing)達(da)到一(yi)種(zhong)(zhong)飽和的(de)狀態，一(yi)些(xie)建(jian)陶(tao)(tao)企(qi)業想(xiang)要加(jia)(jia)快(kuai)轉型(xing)升級，考慮(lv)進軍(jun)特種(zhong)(zhong)陶(tao)(tao)瓷(ci)(ci)領域，但(dan)由于國(guo)內特種(zhong)(zhong)陶(tao)(tao)瓷(ci)(ci)的(de)技(ji)術仍有待加(jia)(jia)強(qiang)，這類企(qi)業如果(guo)想(xiang)成功轉型(xing)，可(ke)通過加(jia)(jia)強(qiang)產學研(yan)合作來實現。“國(guo)內高校與國(guo)外高校的(de)特陶(tao)(tao)研(yan)究水(shui)平差距(ju)并不(bu)大(da)，而(er)且很多產學研(yan)項(xiang)目(mu)都(dou)得到了國(guo)家的(de)大(da)力支持(chi)，尤其資(zi)金方面的(de)支持(chi)力度比較大(da)。”

　　每當談(tan)到我國特種(zhong)陶(tao)瓷與國外水平上的差(cha)距，饒教授(shou)總有一股(gu)緊(jin)迫感，他認(ren)為(wei)，特種(zhong)陶(tao)瓷目前還存在成(cheng)本(ben)高的現狀(zhuang)，力學性能、可(ke)靠性和穩(wen)定性還需要進一步(bu)改(gai)善等問題，這也是(shi)制(zhi)約特種(zhong)陶(tao)瓷大(da)規模產(chan)業化的重(zhong)要瓶頸，高性能、低成(cheng)本(ben)、高可(ke)靠性陶(tao)瓷材料的設計和制(zhi)備(bei)方法的研究顯得尤為(wei)重(zhong)要，任重(zhong)道遠。