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精細陶瓷的高 端局 2025-11-18精細陶瓷因原料細、工藝精而得名，是一種典型的無機非金屬材料，因其優(yōu)異的性能受到廣泛關注，被稱為是繼金屬材料、有機高分子材料之后的第三項材料。精細陶瓷按用途分可分為功能陶瓷和工程陶瓷，按其化學組成可分為氧化物系和非氧化物系陶瓷。其具有廣泛的熱學、力學、生化、電磁、光學和核聚變功能，應用于航空航天、機械、化工等領域。 精細陶瓷應用雖廣泛，但它擁有一顆易碎的“玻璃心”，顯然提高陶瓷材料的斷裂韌性是擴大其應用范圍的前提。近年來，增韌后的精細陶瓷材料憑借其高強、高硬、高溫抗氧化性和高導熱性等優(yōu)點，受到西北工業(yè)大學、國防科技大學、哈爾濱工業(yè)大學等國內(nèi)外科研機構與工業(yè)界的高度重視，已在航空航天領域、電子半導體領域、核工業(yè)領域和新能源等方面廣泛應用。 典型的精細陶瓷材料 SiCf/SiC復合陶瓷材料 SiC是非氧化物陶瓷材料中研究和應用廣泛的陶瓷材料。SiC陶瓷具有高強度和高硬度，但其斷裂韌性較低，需要通過復合改性提升。用連續(xù)纖維增強SiC陶瓷基體是提高韌性的有效方式，其增韌原理是將連續(xù)纖維作為增強骨架，使其為主要受力單元，同時在纖維之間填充陶瓷顆粒，將纖維形成統(tǒng)一整體。SiCf/SiC復合材料由碳化硅纖維(SiCf)增強體和碳化硅(SiC)基體組成，在保留SiC陶瓷原有的高強度、耐高溫等特性的同時，由于引入了連續(xù)碳化硅纖維，韌性得到大幅提高。SiCf/SiC復合材料由SiC纖維增強體、界面相、SiC基體和表面防護涂層四大結構單元組成，其協(xié)同作用決定了材料在高溫極端環(huán)境下的性能。自20世紀70年代末SiC纖維實現(xiàn)量產(chǎn)以來，連續(xù)碳化硅纖維增韌的碳化硅基復合材料( SiCf/SiC CMC)一直是研究熱點。SiCf/SiC復合材料的組成結構示意圖 氧化鋁基復合陶瓷材料 氧化鋁(Al2O3)陶瓷熔點高，硬度大，絕緣電阻大，化學穩(wěn)定性好，具有來源廣、成本低的優(yōu)點，是目前應用廣、產(chǎn)量大的陶瓷材料。但Al2O3陶瓷在高溫條件下抗蠕變性差，容易發(fā)生蠕變破壞導致構件失效，為彌補這一致命缺陷，可使用晶須增韌、顆粒增韌、相變增韌、纖維增韌等手段進行增強。經(jīng)過多年發(fā)展，將連續(xù)纖維引入陶瓷材料中形成陶瓷基復合材料(CMCs)是目前有效的增韌方法之一。為了使Al2O3基陶瓷材料獲得較好的增韌效果，增韌纖維必須具有較高的彈性系數(shù)和良好的相容性。常用增韌纖維有碳纖維、SiC纖維和Al2O3纖維，國外Al2O3纖維的生產(chǎn)及商業(yè)應用已經(jīng)成熟，日本和美國掌握了高強度Al2O3連續(xù)纖維合成技術。 氮化硅基復合陶瓷材料 氮化硅(Si3N4)陶瓷因具有良好的抗氧化性、高硬度、高強度以及良好的電學和熱學性能，是有前途的高溫結構材料之一，被稱為“材料界的全能”。但Si3N4陶瓷自身的硬脆特性，使其在加工過程中容易形成表面缺陷，極大地降低了Si3N4陶瓷的可靠性。大量研究表明，以Si3N4為基體制備出的復合陶瓷能有效彌補單一Si3N4陶瓷的劣勢。不同燒結工藝制備的Si3N4基復合陶瓷具有不同的斷裂韌性，其中用Si3N4纖維可有效提高陶瓷基體的斷裂韌性。Si3N4纖維拉伸強度和彈性模量分別可達1000MPa和300GPa，熱膨脹系數(shù)低，磨損抗力優(yōu)良，主要用來增強金屬和陶瓷。 精細陶瓷材料在各領域的應用現(xiàn)狀 在高速飛行器中的應用 高速飛行器等戰(zhàn)略武器在現(xiàn)代軍事和航空領域中扮演著至關重要的角色，其性能對于維護和軍事優(yōu)勢至關重要。其典型熱環(huán)境為高溫、復雜苛刻的熱-機械載荷，現(xiàn)有的高溫合金已無法滿足要求，陶瓷基復合材料應運而生。特別是SiCf/SiC復合陶瓷材料已廣泛應用于航空發(fā)動機渦輪葉片、尾噴管調節(jié)片和渦輪外環(huán)等熱結構部件，其復合材料密度約為高溫合金材料的1/4，減重明顯，且工作溫度可達1400℃，冷卻系統(tǒng)設計大幅簡化，推力增強。國內(nèi)以國防科技大學、哈爾濱工業(yè)大學和中國科學院等為代表的研究較為深入，在關鍵領域成果顯著。 此外，氧化物CMCs(如Al2O3)因其低熱導率和高抗熱震性，被應用于航空發(fā)動機燃燒室內(nèi)外襯。美國加州大學的Zok教授團隊采用溶膠-凝膠浸漬與原位聚合技術，成功制備了以Nextel 720纖維為增強相的多孔莫來石和氧化鋁基陶瓷基復合材料異形件。采用碳化硅陶瓷基復合材料的燃燒室部件 在輕質裝甲中的應用 輕型的復合裝甲是保持現(xiàn)代裝備生存能力的關鍵。陶瓷纖維和纖維增強陶瓷基復合材料的發(fā)展是輕質復合裝甲應用的基礎。目前，使用的主要防護陶瓷材料有B4C、Al2O3、SiC、Si3N4等。作為公認的高性能防彈裝甲材料，SiC大量用于制作防彈衣、端頭帽和陶瓷裝甲系統(tǒng)。近十年來，陶瓷復合裝甲應用逐漸增長，陶瓷材料已經(jīng)成為裝甲防護材料的主要選擇。 當前軍事裝備中，陶瓷復合材料裝甲在保證防護性能的前提下，成功將裝甲車輛總重量降低15%-20%。通過蜂窩結構和多層復合設計的結構優(yōu)化，新型裝甲在保持同等防護等級的情況下，較傳統(tǒng)裝甲減重幅度達到15%。在軍用車輛領域，采用陶瓷復合裝甲的輕型戰(zhàn)術車輛整備質量控制在5噸以內(nèi)，同時具備抵御12.7mm穿甲彈的能力。主戰(zhàn)坦克配備的陶瓷復合裝甲 在輕兵器中的應用 輕武器是裝備體系的重要組成部分，包括手槍、步槍、機槍等，其作用是通過發(fā)射彈丸殺傷或摧毀目標。由于常處于高溫、低溫、濕熱、鹽霧等惡劣環(huán)境中，防腐蝕能力尤為關鍵。相較于傳統(tǒng)的涂層材料，陶瓷涂層與輕質金屬的連接結合有廣泛應用需求。 為進一步提高涂層的抗燒蝕能力，自愈合材料應運而生。如SiC在1100 ℃環(huán)境下生成玻璃態(tài)氧化硅，能起到密封裂紋的作用。利用此原理制成自愈合材料修復涂層中的裂紋與空隙;為應對海洋的高溫、高鹽、高濕循環(huán)沖擊載荷的作用，三元硼化物金屬陶瓷材料得到了廣泛應用。 在身管中的應用 身管是發(fā)射類武器的核心組成零件，身管內(nèi)膛結構包括彈膛、坡膛和線膛，彈膛和線膛由坡膛連接。傳統(tǒng)身管一般由高強度合金鋼制造，隨著發(fā)射時膛壓的不斷提高和身管壽命的指標成倍提高，身管承受的壓力和溫度也越來越高。利用陶瓷的高硬度、高強度和高溫化學惰性等特性，可有效減輕身管燒蝕，延長其使用壽命。SiC、Si3N4和 Sialon等是制作20～30 mm口徑身管內(nèi)襯的理想材料，同時在外部包覆陶瓷纖維可解決陶瓷脆性問題，采用該技術的身管壽命可提高一半，質量減輕高可達25%，彈丸動能提高20%。同時，在身管內(nèi)壁噴涂納米陶瓷粉末，改善內(nèi)壁光潔度，減小內(nèi)壁磨損，彈丸初速提高可達15%。 在半導體中的應用 精細陶瓷作為新興材料，正在半導體產(chǎn)業(yè)中發(fā)揮著不可替代的作用。SiC陶瓷具有極高的彈性模量、導熱系數(shù)和較低的熱膨脹系數(shù)等，并且具有的可拋光性，是制造的光刻機陶瓷部件的材料。除此之外，氧化鋁、氮化鋁、氮化硅、氧化釔等陶瓷材料均可滿足光刻機等集成電路制造關鍵裝備用精密結構件的使用要求，推動了我國集成電路關鍵裝備的獨立自主健康發(fā)展。中國建筑材料科學研究總院制備的光刻機用精密碳化硅結構件 在半導體封裝領域，與較于其他封裝材料，陶瓷具有高絕緣性、高化學惰性、耐腐蝕、導熱性好，以及與硅相近的熱膨脹系數(shù)等特點，是綜合性能較好的基片材料。 小結 增韌后的精細陶瓷材料通過不斷地材料改性和技術創(chuàng)新，克服了傳統(tǒng)陶瓷的脆性缺陷，進一步拓寬了其應用范圍。在航空航天、軍事裝備、輕兵器防護和半導體制造等領域展現(xiàn)出廣闊的應用前景和重要的戰(zhàn)略價值。未來，隨著對精細陶瓷材料組織和性能的深入研究，以及制備工藝的不斷優(yōu)化，精細陶瓷有望在更多高端技術領域發(fā)揮關鍵作用。 來源： 鄧振軍等：典型精細陶瓷的組織性能與應用現(xiàn)狀分析 王衍飛：SiCf/SiC陶瓷基復合材料制備技術研究進展 張月林等：氧化鋁陶瓷增韌的研究進展 華東裝備信息技術研究院 ：陶瓷基復合材料在航空領域的應用研究 無機非金屬材料科學：陶瓷材料在武器裝備中的應用 解放軍報 注：圖片非商業(yè)用途，存在侵權告知刪除!進粉體產(chǎn)業(yè)交流群請加中國粉體網(wǎng)編輯部微信：18553902686
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航空航天領域的 “材料狠角色”：氧化鋁陶瓷棒 2025-10-11
當航天器以數(shù)千米每秒的速度穿越大氣層，表面溫度飆升至 1800℃以上;當航空發(fā)動機在高溫高壓下持續(xù)運轉，核心部件要扛住極端環(huán)境的 “雙重考驗”—— 能在這些場景里 “站穩(wěn)腳跟” 的材料，必然得有過人之處。今天咱們就來聊聊航空航天領域的 “隱形功臣”：氧化鋁陶瓷棒，看看它到底憑哪些優(yōu)勢，成了工程師們的 “心頭好”。 先說說航空航天頭疼的 “高溫難題”。不管是航天器再入大氣層時的 “熱障”，還是航空發(fā)動機燃燒室的高溫燃氣環(huán)境，普通金屬材料往往扛不住 —— 比如常用的鈦合金，在 600℃左右就會出現(xiàn)軟化，更別提上千度的極端溫度。但氧化鋁陶瓷棒不一樣，它的耐高溫性能堪稱 “硬核”：常溫下就能承受 1700℃以上的高溫，即便在持續(xù)高溫環(huán)境中，也不會出現(xiàn)變形、融化的情況。就拿某型國產(chǎn)航空發(fā)動機的點火系統(tǒng)來說，點火裝置需要在 800-1200℃的燃氣環(huán)境中工作，之前用的金屬部件經(jīng)常因高溫老化失效，換成氧化鋁陶瓷棒后，不僅能穩(wěn)定扛住高溫，使用壽命還直接延長了 3 倍以上，大大降低了發(fā)動機的維護頻率。 再看航空航天領域的 “減重剛需”。對航天器來說，每減輕 1 公斤重量，就能減少數(shù)萬元的發(fā)射成本;對飛機而言，輕量化更是提升燃油效率、增加航程的關鍵。氧化鋁陶瓷棒在這一點上堪稱 “性價比王者”：它的密度只有 3.8g/cm3，比鈦合金(約 4.5g/cm3)輕 15%，比不銹鋼(約 7.9g/cm3)輕一半還多。但輕量化的同時，它的強度卻沒 “打折”—— 抗彎強度可達 300MPa 以上，遠超普通陶瓷，甚至能和部分金屬材料掰手腕。我國某款低軌通信衛(wèi)星的姿態(tài)控制系統(tǒng)里，就用氧化鋁陶瓷棒替代了傳統(tǒng)金屬傳動桿，不僅讓部件重量減輕了 20%，還因為陶瓷材料的低摩擦特性，讓衛(wèi)星姿態(tài)調整的精度提升了 15%，連工程師都夸 “既輕又穩(wěn)”。 還有個容易被忽視但超關鍵的優(yōu)勢：耐腐蝕、抗輻射。太空環(huán)境里有高能粒子輻射，航天器用的肼類推進劑還有強腐蝕性;飛機發(fā)動機里的燃油、潤滑油也會對部件產(chǎn)生化學侵蝕。普通金屬在這些環(huán)境下容易生銹、老化，可氧化鋁陶瓷棒的化學性質極其穩(wěn)定 —— 它不會和推進劑、燃油發(fā)生反應，也不怕太空輻射的 “轟擊”。比如在航天器的燃料輸送管道內(nèi)襯中，氧化鋁陶瓷棒能直接接觸肼類燃料，長期使用后內(nèi)壁依然光滑無腐蝕，而之前用的金屬內(nèi)襯，不到半年就會出現(xiàn)腐蝕斑點，需要頻繁更換。這種 “耐造” 的特性，對需要長期在惡劣環(huán)境下工作的航空航天設備來說，簡直是 “保命技能”。 不得不提它的 “絕緣天賦”。航空航天設備里滿是精密電子元件，比如導航系統(tǒng)、通信模塊，這些部件對絕緣性能要求極高 —— 一旦出現(xiàn)漏電，可能直接導致設備故障。氧化鋁陶瓷棒的體積電阻率高達 101?-101?Ω?cm，絕緣性能遠超塑料、橡膠，而且即便在高溫、高濕度環(huán)境下，絕緣性也不會下降。在某款艦載預警機的雷達系統(tǒng)中，工程師就用氧化鋁陶瓷棒做了電子元件的支撐結構，既能扛住飛機起降時的震動，又能保障雷達信號不被干擾，讓預警機在復雜海況下也能穩(wěn)定 “偵查”。 其實這些年，隨著航空航天技術向深空探測、高超音速飛行突破，氧化鋁陶瓷棒還在不斷 “升級”—— 比如加入特殊添加劑提升韌性，或者通過精密加工做成更復雜的形狀。未來不管是載人登月飛船的核心部件，還是高超音速導彈的制導系統(tǒng)，大概率都能看到它的身影。 大家平時可能很少關注這些 “藏在設備里” 的材料，但正是這些看似普通的陶瓷棒，默默撐起了航空航天事業(yè)的 “安全防線”。
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氮化鋁陶瓷的金屬化工藝研究進展 2025-10-11
01.引言 氮化鋁(AlN)陶瓷是近年來電子工業(yè)中一種十分熱門的材料，氮化鋁(AlN)的晶格結構是由鋁原子和氮原子交替排列形成的，這種共價鍵的結構使得氮化鋁具有優(yōu)異的熱電性能、導熱性能和機械性能，適用于各種高溫、高頻和高功率應用。近些年來氮化鋁陶瓷基板因其優(yōu)異的熱電性能被廣泛應用于航空電子領域。 氮化鋁陶瓷在綜合性能上表現(xiàn)出更加優(yōu)異的特點，具有以下顯著優(yōu)勢：高導熱率(比氧化鋁陶瓷高5-10倍)、出色的電絕緣性能、與硅的熱膨脹系數(shù)相近、較高的機械強度、優(yōu)異的熱穩(wěn)定性和無毒等一系列優(yōu)良特性。此外，在極端溫度環(huán)境下，氮化鋁陶瓷表現(xiàn)出的抗熱沖擊性能，適用于各種惡劣的高溫工作環(huán)境，并且與氧化鈹陶瓷相比，氮化鋁粉體不具有毒性。因此氮化鋁陶瓷被視為新一代大功率電子器件封裝的理想材料[1-3]，并有逐步取代劇毒氧化鈹陶瓷和低性能氧化鋁陶瓷的強勁趨勢[1]。 AlN合成始于1862年，當時曾作為一種固氮劑使用，20世紀50年代出現(xiàn)了AlN陶瓷材料，70年代中后期，制備出致密的AlN陶瓷，90年代初，出現(xiàn)了高質量的AlN封裝基片[4-5]。 為了封裝結構的密封，元器件搭載及輸入、輸出端子的連接等目的，AlN陶瓷基板表面及內(nèi)部均需金屬化，AlN陶瓷的金屬化也是AlN陶瓷應用研究的一項重要課題。 02.常見金屬化工藝及研究進展 目前已經(jīng)開發(fā)出的AlN陶瓷金屬化方法主要有：薄膜金屬化(如Ti/Pt/Au)、厚膜金屬化(低溫金屬化、高溫金屬化)、化學鍍金屬化(如Ni)、直接覆銅法(DBC)等[1]。 2.1 薄膜金屬化[6] 薄膜金屬化是利用真空蒸鍍、濺射法等氣相沉積方法將金屬材料氣化并附著在陶瓷表面形成一層金屬薄膜，再經(jīng)過掩膜、刻蝕等流程形成金屬化電路圖案的工藝。 理論上，該工藝可以通過蒸鍍或濺射的方式在各種材料的基板上形成微米級的均勻金屬薄膜。但由于陶瓷與金屬銅之間的熱膨脹系數(shù)存在較大差異，直接在氮化鋁陶瓷上覆銅會使金屬層與陶瓷層存在較大的應力，影響鍍層與陶瓷的粘結強度與基板的熱循環(huán)穩(wěn)定性。因此，近年來多層沉積方法逐漸流行，第 一層一般是Ti層，第二層選擇Cu、Ag、Au等金屬，當位錯在單層中的滑移與相互作用由于較大的內(nèi)應力轉移到另一層時，金屬層內(nèi)的內(nèi)應力也會得到釋放。 薄膜金屬化質量高，粘結強度大，鍍層均勻，圖形加工精細，但這種方法只能加工很薄的金屬層，并且制備工藝相對復雜，包括表面處理、金屬沉積和后續(xù)處理等多個步驟，需要嚴格控制工藝參數(shù)，導致生產(chǎn)制造成本較高，嚴重制約了其發(fā)展。 2.2 厚膜金屬化 厚膜金屬化法，是在陶瓷基板上通過絲網(wǎng)印刷形成封接用金屬層、導體(電路布線)及電阻等，經(jīng)燒結形成釬焊金屬層、電路及引線接點等。厚膜漿料一般由粒度為1.5μm的金屬粉末，添加百分之幾的粘結劑，再加有機載體(包括有機溶劑、增稠劑和表面活性劑等)，經(jīng)球磨混煉而成。厚膜金屬化的步驟一般包括：圖案設計和原圖、漿料的制備、絲網(wǎng)印刷、干燥與燒結[11-12]。 厚膜金屬化利用絲網(wǎng)印刷的原理如圖所示，首先，在氮化鋁陶瓷基片附著上封裝所需的金屬層或電阻等電子元件。緊接著，金屬層與電阻等電子元件經(jīng)過高溫燒結加工粘結在陶瓷基片表面，實現(xiàn)了各部分的牢固連接。這種工藝在電子器件封裝和電路布線中具有廣泛的應用。導電漿料是影響厚膜金屬化質量的關鍵，其成分主要由金屬粉末(1~5μm)玻璃、粘結劑、有機載體球磨混合組成[9]。 厚膜金屬化方法適用的陶瓷種類眾多，工藝簡單[10]。受限于絲網(wǎng)尺寸以及導電漿料，難以加工60μm以下線寬的導線，金屬層電學性能與粘結性能較差，只適用于功率和尺寸要求較低的電子器件，氮化鋁厚膜金屬化所需的導電漿料仍然比較缺乏，市面上成熟的漿料配方并不適用，否則界面會出現(xiàn)起泡。 2.3 直接覆銅法(DBC) 直接覆銅法指通過熱壓或高溫壓合將銅箔直接鍵合在氮化鋁基板表面的金屬化技術。直接覆銅法技術首先由Sun和Burgess于1975年開發(fā)。該方法被應用于氧化鋁陶瓷的金屬化，隨著氮化鋁陶瓷的出現(xiàn)推廣，該工藝逐漸應用到氮化鋁陶瓷的金屬化。 由于氮化鋁陶瓷的共價鍵較強，潤濕性較差，該工藝的關鍵步驟就是引入氧元素在氮化鋁表面形成Al2O3薄層，因此粘結強度與氧化溫度和氧化時間密切相關。氮化鋁陶瓷直接覆銅法基本步驟是將銅箔放在氮化鋁基片表面，并在界面增加適量的O元素，將樣品置于1070℃左右的惰性氣體環(huán)境進行中高溫熔煉如圖所示，在此過程中，銅箔的一側將形成一種Cu-O共晶熔體，使其能夠潤濕Cu與Al2O3陶瓷。隨后反應得到中間相(CuAlO2或CuAl2O4)從而實現(xiàn)陶瓷基板和銅箔的化學冶金結合[7-8]。 直接覆銅法制備的AlN陶瓷基板具備優(yōu)異的絕緣性、高散熱速率和較高的硬度等優(yōu)點，能夠承載較大電流，是主流的金屬化方法之一，廣泛應用于大功率LED封裝領域。但這種金屬化方法也存在一定的不足：需要通過高溫預氧化陶瓷基片和金屬層表面，基板的粘結強度與對氧化層的厚度比較敏感，可能會因過厚的氧化層與陶瓷基片間的熱膨脹差異而導致微裂紋的產(chǎn)生，粘結強度也會因氧化層厚度的降低而減少。該工藝對加工設備的要求和加工工藝較高，這將提高加工成本[3]。 2.4 直接鍍Cu金屬化法(DPC)[12-14] DPC是在陶瓷表面注入種子層再通過電鍍使銅層達到一定厚度，種子層的注入是利用物理氣相沉積(磁控濺射與真空蒸鍍等)方法在陶瓷表面沉積一層金屬層。物理氣相沉積屬于低溫工藝(300℃以下)，完全避免了高溫對材料或結構的不利影響，也降低了制造工藝成本，但是此時制備的基板也有不足，例如，載流能力差，通常在幾至幾十安培。 金屬薄膜與陶瓷的結合力決定了陶瓷基板的實用性與可靠性，結合力則受到范德華力和化學鍵力等影響，其中，化學鍵力為主要因素。因此，選用鉻(Cr)、鈦(Ti)、鋁(Al)和銅(Cu)等一些活性較高、有一定擴散率的金屬作為過渡層可以達到較好的附著性能。從導電性能考慮，應選擇銅(Cu)、銀(Ag)和金(Au)等低電阻率的金屬;從焊接性能的要求來考慮，應使用鎳(Ni)和銅(Cu)等高溫穩(wěn)定的金屬。 DPC有以下特點：工藝操作溫度低，一般在300℃以下，有效避免了高溫對材料的不利影響;電鍍沉積Cu層的厚度有限;鍍液對環(huán)境污染大;金屬層與陶瓷層的結合強度相對低，導致基板的可靠性較低。 2.5 氮化鋁激光活化 氮化鋁激光活化是指利用合適能量的激光的高溫分解氮化鋁陶瓷，從而在氮化鋁陶瓷基片表面析出鋁層的一種金屬化方法。激光活化后可經(jīng)過鍍銅等增厚方法增加金屬層厚度。該方法可以直接在氮化鋁陶瓷表面畫出金屬線路，并且通過該方法直接加工出的金屬線路無需二次處理，所以在氮化鋁陶瓷基板的生產(chǎn)中得到了廣泛使用。 03.結語 AlN陶瓷的金屬化方法上面提到許多，包括薄膜金屬化、厚膜金屬化、化學鍍金屬化、直接覆銅法及激光金屬化等。每種金屬化方法都有其各自的優(yōu)缺點，薄膜金屬化方法加工的金屬層質量較高、均勻性良好，但是該工藝受限于高成本的缺點難以大批量加工;厚膜金屬化工藝較為簡單適用于小批量生產(chǎn)，但是金屬層與氮化鋁陶瓷表面的粘合強度較低;直接覆銅法的金屬層導熱性能與機械強度較好，粘結強度較高、適用于大批量生產(chǎn)，但是加工條件較難控制[3];激光金屬化具有工藝步驟少、成本低、效率高、設備維護簡單等諸多優(yōu)點，但是，激光金屬化也同樣面臨著許多問題，如：金屬化層表面生成團聚物并呈多孔性，金屬化層的附著性差和金屬厚度不均等[15]。 針對這些問題，許多學者進行了相關研究并提出了解決的辦法，如就激光金屬化的問題，選用不同種類的激光器，選用平頂光束來改善能量分布以及改變實驗的氣體氛圍，通過這些方法，激光金屬化的效果得到了明顯的改善[15]。因此，隨著研究的深入，AlN陶瓷金屬化的問題有望逐一得到解決，相關技術在生產(chǎn)實踐中的應用也會越來越廣泛。
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2025上半年鋁產(chǎn)業(yè)鏈市場回顧及下半年預判 2025-09-30
鋁行業(yè)作為國家戰(zhàn)略級基礎產(chǎn)業(yè)，其核心產(chǎn)品氧化鋁與原鋁是支撐國民經(jīng)濟的關鍵原材料，廣泛滲透于機電制造、電力能源、航空航天、船舶汽車、包裝建筑、交通運輸及日用消費等眾多領域。我國作為全球鋁產(chǎn)業(yè)的領軍者，既是大生產(chǎn)國也是核心消費市場，鋁行業(yè)在國民經(jīng)濟體系中占據(jù)著不可替代的支柱地位。 01相關政策 2025年上半年，國家出臺了《鋁產(chǎn)業(yè)高質量發(fā)展實施方案(2025-2027年)》《關于深入推進工業(yè)和信息化綠色低碳標準化工作的實施方案》《關于有序推動綠電直連發(fā)展有關事項的通知》《全國碳排放權交易市場覆蓋鋼鐵、水泥、鋁冶煉行業(yè)工作方案》以及《赤泥綜合利用行動方案》等一系列政策文件，持續(xù)推動鋁行業(yè)可持續(xù)高質量發(fā)展。其中，《鋁產(chǎn)業(yè)高質量發(fā)展實施方案(2025-2027年)》明確提出，到2027年，鋁產(chǎn)業(yè)鏈供應鏈韌性和安全水平明顯提升：原料保障方面，力爭國內(nèi)鋁土礦資源量增長3%-5%，再生鋁產(chǎn)量1,500萬噸以上;產(chǎn)業(yè)布局方面，鋁加工產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)建設水平進一步提升，電解鋁行業(yè)能效標桿水平以上產(chǎn)能占比提升至30%以上，清潔能源使用比例30%以上，新增赤泥的資源綜合利用率15%以上;技術創(chuàng)新方面，突破一批低碳冶煉、精密加工等關鍵技術和高端新材料，培育鋁消費新增長點。 02鋁土礦市場 2025年上半年，國內(nèi)鋁土礦供應維持穩(wěn)定，海外鋁土礦供應同比出現(xiàn)較大增長，疊加全球氧化鋁價格高位回調，進口鋁土礦價格下行。雖然二季度海外鋁土礦價格受政策擾動有所反彈，但受制于全球市場整體供應寬松及需求增長有限，進口鋁土礦價格呈現(xiàn)弱勢震蕩。來源：中鋁集團 2025年上半年，中國鋁土礦進口量創(chuàng)歷史新高，進口1.03億噸，同比增長33.6%，其中，自幾內(nèi)亞進口7,967萬噸，同比增長41.3%，占總進口量的77.2%;自澳大利亞進口1,648萬噸，同比下降7.1%，占總進口量的16.0%;其它進口國主要包括土耳其、馬來西亞、圭亞那、老撾等。 下半年國內(nèi)鋁土礦供應預計保持穩(wěn)定，進口鋁土礦在需求帶動下或有所攀升。在沒有突發(fā)事件擾動情況下，下半年中國鋁土礦進口量有望維持高位，預計進口鋁土礦價格將呈現(xiàn)窄幅波動態(tài)勢。 03氧化鋁市場 2025年上半年，國內(nèi)氧化鋁價格呈現(xiàn)階段性調整態(tài)勢。年初以來，國內(nèi)氧化鋁行業(yè)保持高位開工水平，新增產(chǎn)能有序釋放，供應端處于良性擴張周期，疊加庫存的合理累積，市場供需關系的動態(tài)平衡推動價格進入理性回調階段。進入5月，隨著部分氧化鋁企業(yè)根據(jù)市場形勢優(yōu)化生產(chǎn)節(jié)奏、階段性調整產(chǎn)量，市場供應增量得到合理調控，同時幾內(nèi)亞礦權事件帶來的原料端不確定性，為市場注入階段性活力，國內(nèi)氧化鋁價格順勢迎來回升反彈，展現(xiàn)出市場自我調節(jié)的靈活韌性。2025年上半年國內(nèi)氧化鋁均價為3,495元/噸左右，較去年同期相比上漲約3%。數(shù)據(jù)來源：阿拉丁 進出口方面，上半年中國氧化鋁呈現(xiàn)凈出口格局， 消化了部分國內(nèi)供應壓力，累計出口氧化鋁134萬噸，同比增長65.7%;凈出口達到107.5萬噸。 2025年下半年，隨著氧化鋁行業(yè)成本企穩(wěn)，利潤逐步修復，預計供應量較上半年或小幅抬升;同期需求或有小幅增長，預計價格將回歸基本面，行業(yè)整體供求關系保持穩(wěn)定。 04原鋁市場 2025年上半年鋁價整體呈現(xiàn)震蕩態(tài)勢。1月份以來，受海外關稅政策擾動，全球鋁供給鏈不確定性增加，且下游鋁加工企業(yè)需求逐步回暖，推動鋁價攀升。進入4月份，美國激進關稅政策擾動全球經(jīng)濟預期，市場恐慌和悲觀情緒蔓延，對鋁價形成有效壓制。后續(xù)，隨著全球貿(mào)易環(huán)境逐步趨穩(wěn)，良好消費基礎疊加市場庫存持續(xù)下滑，多種因素整體帶動鋁價回升。2025年上半年原鋁均價為20,288元/噸左右，較去年同期相比增加約3%。數(shù)據(jù)來源：長江有色金屬網(wǎng) 生產(chǎn)方面，2025年上半年，國內(nèi)電解鋁生產(chǎn)總體保持穩(wěn)定，產(chǎn)能利用率維持約98%高位。受益于槽型設備升級改造以及石墨化陰極等低碳技術的應用擴大，中國電解鋁能耗進一步降低，全國平均鋁液直流電耗及交流電耗同比分別下降0.4%和0.36%，行業(yè)成本競爭力持續(xù)優(yōu)化，清潔能源使用比例持續(xù)提升。雖然上半年海外電解鋁有部分新建產(chǎn)能投放，但整體規(guī)模有限，對供應影響相對較小。需求方面，上半年電網(wǎng)投資、光伏裝機和新能源車等領域保持增長態(tài)勢，繼續(xù)支撐國內(nèi)鋁消費基本盤。 2025年下半年，全球電解鋁新增產(chǎn)量依然有限，而消費端新能源用鋁增速有望保持穩(wěn)定，電解鋁供應端延續(xù)偏緊格局，國內(nèi)外鋁錠庫存或繼續(xù)處于近年低位水平。若市場無突發(fā)風險事件沖擊，預計下半年電解鋁行業(yè)將保持穩(wěn)中向好的運行態(tài)勢。 05鋁加工端情況 2025年上半年，鋁加工端保持著一定的發(fā)展韌性，產(chǎn)量穩(wěn)步增長，出口憑借產(chǎn)品競爭力在全球市場占據(jù)一定份額。“新三樣”等新興產(chǎn)業(yè)的崛起，對鋁加工端的帶動作用顯著，推動著加工產(chǎn)品結構不斷優(yōu)化。在科技創(chuàng)新方面，全行業(yè)積極推進裝備升級和智能化產(chǎn)線建設，通過技術創(chuàng)新提升生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質量，增強了在國際市場的競爭力，在一些高端加工領域實現(xiàn)了突破。面對綠色低碳發(fā)展的全球趨勢，鋁加工企業(yè)積極響應“雙碳”目標，不斷提升再生原料的利用水平，加大對綠電資源的利用，推進生產(chǎn)流程和工藝的綠色轉型，廣泛推廣清潔能源的使用，以適應國際綠色貿(mào)易規(guī)則，助力整個行業(yè)實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。總體而言，鋁行業(yè)加工端呈現(xiàn)出供需動態(tài)平衡、結構持續(xù)優(yōu)化、創(chuàng)新與綠色協(xié)同發(fā)展的良好局面。 參考來源：中國鋁業(yè)2025年半年報、南山鋁業(yè)2025年半年報
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粉粒體測量全指南：從微觀物性到宏觀性能 2025-09-28
粉粒體通常是由固體物質聚集而成的集合體，其顯著特征在于單個固體顆粒的尺寸極小，范圍從幾納米到幾厘米不等。這一特性使得顆粒能夠像液體一樣流動，從而便于操作;同時，也使得顆粒物質的混合、成型及復合成為可能。然而，由于顆粒的表面積相對于體積而言顯著增加，雖然有利于顆粒表面反應和溶解的進行，但也可能導致顆粒相互粘結，從而喪失粉粒體的某些特性。 為了評估粉粒體的這些特性和現(xiàn)象，首先需要測量構成粉粒體的各個顆粒的形態(tài)特征，如尺寸和形狀。接下來是評估顆粒本身的性質，包括顆粒物理性質及其表面結構。此外，還需對作為整體的粉粒體集合體的特性進行測量，這類測量可分為干燥狀態(tài)下的粉粒體物理性質評估，以及顆粒分散在溶液(尤其是水溶液中)或高濃度漿料中的特性評估。 在粉粒體特性評估中，通常只需要少量樣品，因此如何從待測粉粒體中采集適量的樣本是一項關鍵技術。為此，需要專門設計的設備和相應的測量技術。 此外，評估粉粒體的爆炸性、其在空氣輸送等過程中的空間濃度及運動速度，也是構建粉體工藝時所需的重要信息。再者，利用超聲波或氣壓等手段將粉粒體分散至適合測量的狀態(tài)，對于顆粒尺寸和形狀的測定同樣至關重要。 日本同志社大學名譽教授森康維簡要介紹了上述各項測量技術及其相關技術。 01 粒子直徑及粒子形狀的測量 用于測量粒子大小并測定顆粒所屬粉體粒徑分布的儀器，大致可分為兩類：一類是在將顆粒分散于溶液中的狀態(tài)下(濕法)進行測量的儀器;另一類則是在將顆粒分散于氣流中或形成氣溶膠狀態(tài)(干法)下進行測量的儀器。由于顆粒通常并非完 美的球形，因此不同測量方法對“顆粒大小”的定義各不相同。 具體而言，測量儀器會根據(jù)測得的幾何參數(shù)、顆粒的運動速度或光學信息，將其換算為等效的球體直徑來定義顆粒粒徑，這種直徑被稱為顆粒的“代表徑”或“等效徑”。此外，還有兩種不同的測量方式：一種是統(tǒng)計相同大小顆粒的數(shù)量，另一種是測量顆粒的總質量;前者稱為“基于數(shù)量”的測量方法，后者稱為“基于質量(體積)”的測量方法。因此，盡管存在多種粒徑分布測量方法，但如果不同方法的分布基準或代表徑不一致，在比較其測量結果時需格外謹慎。代表性的粒徑分布測定方法 當顆粒粒徑較大且可供測量的粉體數(shù)量較多時，使用篩分法較為有效。如果在生產(chǎn)過程中包含篩分步驟，該方法能夠直接提供與粉體質量相關的粒徑分布數(shù)據(jù)。若同時需要評估顆粒形狀，可借助顯微鏡等具備圖像分析功能的設備。近年來，得益于CCD相機和計算機性能的提升，市面上出現(xiàn)了能夠結合其他測量技術(如電檢測帶法、激光衍射/散射法等)的儀器，這些儀器可在測量粒徑的同時評估顆粒的分散狀態(tài)和形狀。許多粒徑分布測量方法都遵循JIS或ISO標準，這些標準詳細規(guī)定了測量原理、使用注意事項以及測量結果的不確定性評估方法。在使用粒徑分布測量儀器時，建議務必查閱相關標準內(nèi)容。 02 粒子物理性質的測量 用于測量構成粉粒體的各個顆粒物理特性的設備中，用于評估顆粒密度的重要測量儀器堪稱粉體工藝設計與運行中不可或缺的工具。然而，由于顆粒內(nèi)部可能存在空洞，表面可能存在微孔，某些測量方法可能無法檢測到這些結構，因此其測量結果可能與物質的實際密度存在差異。基于此，顆粒密度有時也被稱作“表觀密度”。需要說明的是，將粉粒體放入容器后測得的密度稱為堆積密度，該密度與粉粒體的填充特性密切相關。 顆粒的物理特性包括：力學強度特性(如硬度、彈性模量、破壞強度等)、聲學特性(顆粒間或顆粒與設備壁碰撞產(chǎn)生的聲音特性，以及粉粒體層中聲音的衰減特性)、光學特性(光、X射線、中子線等電磁波與顆粒的相互作用特性，具體表現(xiàn)為顆粒對電磁波的吸收與散射現(xiàn)象，以及顆粒的折射率)、磁學特性(磁滯力、磁化特性、磁各向異性)以及電學特性(介電特性、電導特性、帶電特性)等。力學強度特性和光學特性有時會針對單個顆粒進行測量，但大多數(shù)物理特性都是以粉粒體整體為單位進行研究的。 在顆粒的化學特性評估方面，主要包括確定構成顆粒物質的成分、顆粒表面的官能基團，以及顆粒的結晶性和晶體結構。雖然某些化學特性也是針對單個顆粒進行研究的，但通常更傾向于將它們作為粉粒體的整體特性來進行分析。 03 粒子表面結構的測量 粉粒體的一個顯著特點是具有較大的表面積，因此評估其表面積非常重要。通常，比表面積是通過測量氮分子的吸附量來計算的，但此時粒子表面組成與吸附分子之間的相互作用(即吸附強度)可能會成為影響測量結果的因素。為此，有時也會使用與氮氣相比相互作用較弱的稀有氣體作為吸附物質。通過將比表面積的測量結果與相應的表面結構模型相結合，可以估算出粉粒體表面的孔徑分布。 在某些情況下，測量特定物質的吸附量同樣十分關鍵。例如，水始終存在于大氣中，而水的吸附特性會對粉粒體的流動狀態(tài)產(chǎn)生顯著影響。市面上已經(jīng)出現(xiàn)了專門用于測量粉粒體在大氣中吸附水分量的儀器(即水分計)。此外，還有一種測量方法：在粉粒體層表面滴加液滴，通過測量液滴的接觸角或液體的滲透速度來評估其潤濕性能。 04 粉粒體特性 在大氣中或干燥狀態(tài)下儲存的粉粒體的性質，能體現(xiàn)其自身的特性，并且與粉粒體在各種工藝過程中的行為密切相關。例如，直接影響粉粒體堵塞現(xiàn)象的特性包括流動性及安息角(即粉粒體自然堆積時的傾斜角度)。填充特性(即堆積密度)同樣十分重要;尤其是通過振動或敲擊等方式使粉粒體發(fā)生壓實后的密度(稱為“敲擊堆積密度”)，也與堵塞現(xiàn)象密切相關。 此外，測量粉粒體的剪切強度特性及粘附力也很重要，因為這些參數(shù)有助于了解在粉粒體堆積狀態(tài)下需要施加多大的力才能使其發(fā)生崩塌。此外，粉粒體對設備或容器壁的摩擦特性及磨損特性同樣需要了解，這對于選擇設備材料及確保使用安全性至關重要。 05 粒子懸浮液特性與漿料特性 當顆粒分散在溶液中時，這種狀態(tài)被稱為顆粒懸浮液;當顆粒濃度較高時，則被稱為漿料。表征這種狀態(tài)下粉粒體特性的一個典型參數(shù)是ζ電位(Zeta Potential)。ζ電位被用作判斷顆粒能否在溶液中保持分散狀態(tài)，或者是否會發(fā)生凝聚或分層現(xiàn)象(從而將高濃度懸浮液與低濃度懸浮液分離開的指標)。許多ζ電位測量儀器既可以用于濕法顆粒粒徑分布的測定，也可以在同一設備上進行相關測量。此外，還配備了利用離心力等手段來快速、直接評估顆粒凝聚與分散特性的測量儀器。 漿料的粘度和彈性(即流變特性)對于了解其動態(tài)行為至關重要。 06 采樣與縮分 在粉粒體測量中，所需的粉粒體量通常與實際存在的粉粒體總量相比微不足道，因此必須確保所采集的粉粒體能夠真實代表整體情況。這種采集操作被稱為“采樣”。建議從流動狀態(tài)的粉粒體中進行采樣，因為從堆積狀態(tài)的粉粒體中獲取代表性樣本會較為困難——當具有粒徑分布的粉粒體被放入容器中并發(fā)生堆積時，容易產(chǎn)生顆粒偏析現(xiàn)象。也就是說，對于發(fā)生顆粒偏析的堆積物，需要從多個不同位置采集粉粒體并混合后作為代表性樣本，但很難確認這種混合樣本是否滿足代表性樣本的要求。 如果獲得的代表性樣本量超過了測量所需的量，就需要從中分出所需的量。這一操作稱為“縮分”，常用的方法有圓錐四分法，或者使用二分器、旋轉縮分器等設備。在此過程中，同樣需要注意避免顆粒偏析的發(fā)生，以確保獲得準確的測量樣本。 對于分散在空氣中的氣溶膠顆粒，通常會使用能夠實現(xiàn)等速抽吸的裝置進行采樣，以獲得具有代表性的樣本。 07 其他 如果在對粉粒體進行粒徑測量時其仍處于凝聚狀態(tài)，那么將無法獲得準確的結果。因此，通常會使用一種稱為“分散機”的設備對粉粒體進行預處理，以使其分散開來。在濕法粒徑測量中，除了使用分散劑(表面活性劑)外，利用超聲波分散機或超聲波均質機進行分散處理效果顯著。 而對于干法分散而言，很難實現(xiàn)完全均勻的狀態(tài)，因此更適宜在能夠再現(xiàn)粉體在加工過程中實際狀態(tài)的情況下進行粒徑測量，此時多采用在線測量儀器。這類儀器有時也被用于檢測粉粒體在空氣輸送過程中的濃度及移動速度。 此外，還存在著專門用于檢測粉粒體爆炸性的儀器。當粉粒體的粒徑小于500微米時，它們可能因火花或靜電等因素而引發(fā)燃燒或爆炸。不僅鎂粉、鋁粉、煤炭等物質會爆炸，小麥粉等谷物類、糖粉以及軟木粉也同樣具有爆炸性。用于研究這些物質爆炸條件的試驗裝置屬于粉體特性評估設備，為粉體加工過程中的防火與防爆措施提供了不可或缺的信息。
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4年后，氧化鋁基板需求量將達到39.98億片! 2025-09-28
一性能好，產(chǎn)量高，前途亮眼的它 氧化鋁陶瓷是一種高性能陶瓷材料，由于其優(yōu)異的物理、化學性質，在高溫、高強度、高耐磨、高絕緣等苛刻環(huán)境下得到廣泛應用。其發(fā)展歷史可以追溯到19世紀末。氧化鋁陶瓷由于其高強度和剛度，是受歡迎的氧化物陶瓷之一。同時氧化鋁陶瓷由于其通用的機械、電氣和光學性能，用于許多現(xiàn)代工業(yè)領域。 氧化鋁陶瓷硬度大，洛氏硬度在HRA80-90。氧化鋁陶瓷的耐磨性能是相當于錳鋼的266倍、高鉻鑄鐵的171.5倍，在同等的工況下它可至少延長設備使用壽命十倍。氧化鋁陶瓷材料的密度為3.7~3.95 g/cm3，僅僅是鋼鐵的一半，可以大大減輕設備負荷。同時還具有導熱系數(shù)高、電阻率和熱穩(wěn)定性好、介電常數(shù)小等優(yōu)點，是新一代微電子器件和系統(tǒng)的材料。來源：潮州三環(huán)集團 陶瓷基板行業(yè)是一個快速發(fā)展的新興行業(yè)。得益于下游電子元器件、光伏、儲能、電動汽車、半導體、機械制造等眾多市場需求的增加，全球陶瓷基板行業(yè)市場規(guī)模不斷擴大。根據(jù)Maxmize Market Research 的報告，到了2021年，全球陶瓷基板市場規(guī)模已達到65.9億美元，并預計到2029年，市場規(guī)模將達到109.6億美元，年均增長率約為6.57%。 近年來，氧化鋁陶瓷基板下游應用領域與需求量不斷擴展，市場規(guī)模呈持續(xù)增長趨勢。從產(chǎn)量來看，我國氧化鋁陶瓷基板產(chǎn)量從2011年的4.07億片增長到2022年的14.95億片。2024年，我國氧化鋁陶瓷基板產(chǎn)量增長至19.87億片，需求量增長至16.39億片，市場規(guī)模增長至10.97億元。預計至2029年，我國氧化鋁陶瓷基板產(chǎn)量將增長至46.08億片，年均復合增長率達17.45%。從需求量來看，我國氧化鋁陶瓷基板需求量從2011年的3.47億片增長至2022年的12.28億片。預計至2029年，我國氧化鋁陶瓷基板需求總量將增長至39.98億片，年均復合增長率達18.37%。數(shù)據(jù)來源：智研咨詢 二“多才多藝”，應用廣泛的它 氧化鋁陶瓷基板廣泛應用于下游電子元件、光伏、電動汽車等新興領域。隨著上述新興領域的蓬勃發(fā)展，將帶動氧化鋁陶瓷基板市場需求的不斷增加。 (1)電子元器件對氧化鋁陶瓷基板的需求 氧化鋁陶瓷基板是制造片式電阻的基底材料。片式電阻的生產(chǎn)使用需要氧化鋁陶瓷基板良好的絕緣性、導熱性和機械強度特性，同時平整、尺寸精確的基板，還可以保證電阻漿料的印刷到位。薄膜片式電阻器 來源：松 下電器 片式電阻器作為電路中基礎、常用的被動電子元器件，廣泛應用于移動電話、計算機、家用電器、空間通信、航空航天等終端領域的電子電路。隨著5G通訊的高速發(fā)展，片式電阻需求量將日益增長。另一方面，與傳統(tǒng)引線電阻相比，片式電阻有小型化、輕量化、高穩(wěn)定性、高可靠性、價格低、環(huán)保等諸多優(yōu)點。由于終端用戶對產(chǎn)品小型化、輕型化趨勢的不斷追求，片式電阻未來還會在其他更廣泛的領域取代引線電阻，下游 行業(yè)需求量將進一步增長。據(jù)Global Info Research數(shù)據(jù)，2021年全球片式電阻收入大約187,370.00萬美元，預計2028年達到412,510.00萬美元，年復合增長率達12%。 (2)光伏儲能對氧化鋁陶瓷基板的需求 我國是光伏產(chǎn)品輸出大國，行業(yè)內(nèi)普遍使用無污染、散熱性好、穩(wěn)定性高的陶瓷基板作為光伏逆變器、太陽能電池板的重要部分。氧化鋁陶瓷基板具有良好的絕緣性和穩(wěn)定性，耐擊穿電壓高，能夠瞬間承受高電流、高電壓的突變，以保證器件及系統(tǒng)的正常工作;陶瓷和芯片的熱膨脹系數(shù)接近，不會在溫差劇變時產(chǎn)生太大變形從而發(fā)生線路脫焊，內(nèi)應力等問題。同時，氧化鋁陶瓷基板還具有更高的熱導率，散熱性能良好，能夠在戶外高低溫等惡劣環(huán)境下工作，以提高光伏系統(tǒng)的使用壽命。光伏逆變器 來源：正泰電源 在全球光伏產(chǎn)業(yè)大發(fā)展的推動下，光伏逆變器市場近年來保持了飛快發(fā)展態(tài)勢。2017年以來全球光伏逆變器出貨量快速上漲，出貨量從2017年的98.5GW上升到2022年的326.6GW，年復合增長率達到27.09%。中國光伏逆變器產(chǎn)量則更是由2014年的16.3GW增加至2022年的169.3GW，年均復合增速達33.99%。未來，氧化鋁陶瓷基板在光伏領域將具有廣闊的市場空間。 (3)電動汽車對氧化鋁陶瓷基板的需求 氧化鋁陶瓷基板作為正溫度系數(shù)熱敏電阻(PTC熱敏電阻)的絕緣散熱材料，廣泛應用于純電動汽車的熱空調中。 PTC加熱裝置具有能耗低，對過載電流反應迅速，性能穩(wěn)定可靠;無極性，交直流都可用;體積小，大工作電流可達數(shù)十安培;恒溫發(fā)熱，無明火，使用壽命長等特點，是電動汽車熱源的優(yōu)良選擇。 近年來，汽車消費量隨著人民生活水平的提高不斷增加，同時，電動汽車也將逐步替代傳統(tǒng)燃油汽車成為汽車行業(yè)的主流類型，電動汽車產(chǎn)量的迅速增加勢必將增加對PTC加熱裝置及氧化鋁陶瓷基板的需求。2022年，我國電動汽車產(chǎn)量為495.9萬輛，同比增長105.4%。預計至2030年，我國電動汽車產(chǎn)量將超過1,500萬輛，為汽車產(chǎn)業(yè)及道路交通碳達峰奠定基礎。氧化鋁陶瓷基板在電動汽車行業(yè)的市場前景廣闊。來源：比亞迪 參考來源： 智研咨詢、巨潮資訊網(wǎng) 鄭晨明，氧化鋁陶瓷粉體合成方法的探究與優(yōu)化 浙江新納材料、九豪精密、比亞迪、正泰電源、松 下電器等公司公開資料
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【原創(chuàng)】氧化鋁陶瓷的易碎體質，真的就沒有一點辦法嗎？ 2025-09-20
來源：中國粉體網(wǎng) 山川 標簽氧化鋁高純氧化鋁氧化鋁陶瓷增韌技術陶瓷脆性 [導讀] 氧化鋁陶瓷增韌。 中國粉體網(wǎng)訊 作為先進陶瓷材料家族中為古老的一個成員，Al2O3陶瓷具有其他陶瓷材料不可比擬的優(yōu)異性能，如低成本、高強高硬、耐高溫、耐磨損、耐腐蝕等，在國防工業(yè)、航空航天以及生物醫(yī)療等領域得到了廣泛的應用。 然而，與眾多單體陶瓷材料類似，Al2O3陶瓷晶體結構中原子排列的特征決定了其無法具有類似于金屬材料的塑性變形能力，因此在斷裂過程中除了通過產(chǎn)生新的斷裂面來增加表面能之外，幾乎沒有其他消耗斷裂能的方式，這導致了Al2O3陶瓷的一個致命弱點——脆性。 Al2O3陶瓷的脆性本質是難以改變的，但可以采取一些途徑予以改善。經(jīng)過多年發(fā)展，形成了以引入增韌相材料為主的提升Al2O3陶瓷韌性的方法。 顆粒增韌 顆粒增韌是提高陶瓷材料韌性的簡單方法。對Al2O3陶瓷而言，顆粒增韌相材料主要是高延性的金屬顆粒或高彈性模量的非金屬顆粒。 作為增韌相，金屬顆粒主要是通過顆粒拔出、塑性變形等增韌機制促使Al2O3基體裂紋偏轉。此外，金屬顆粒可以一定程度上抑制Al2O3晶粒生長，進而改善Al2O3陶瓷的燒結特性。常見的金屬顆粒主要有Al、Ni、Ti、Cu和Fe等。 然而，由于金屬顆粒的彈性模量一般低于Al2O3陶瓷，因此金屬顆粒增韌Al2O3復合材料具有相對偏低的硬度和強度。作為增韌相，高彈性模量的非金屬顆粒能夠提高Al2O3陶瓷的韌性，其增韌機制主要有顆粒拔出、釘扎和裂紋偏轉、橋聯(lián)等。常見的非金屬顆粒主要有SiC、Si3N4、TiC等。 來源：浙江蔚藍航盾精密陶瓷科技有限公司 相變增韌 純ZrO2在1000℃附近有固相轉變：正方相(t)→單斜相(m)，屬于馬氏體轉變，將產(chǎn)生約3%~5%的體積膨脹。當裂紋擴展進入含有t-ZrO2晶粒的區(qū)域時，在裂紋尖 端應力場的作用下，在裂紋尖 端形成過程區(qū)，即過程區(qū)內(nèi)的t-ZrO2將發(fā)生t→m相變，因而除產(chǎn)生新的斷裂表面而吸收能量外，還因相變時的體積效應(膨脹)而吸收能量。同時由于過程區(qū)內(nèi)t→m相變粒子的體積膨脹而對裂紋產(chǎn)生壓應力，阻礙裂紋擴展。具體體現(xiàn)在裂紋尖 端應力強度因子降低，即應力誘發(fā)的這種組織轉變消耗了外加應力，降低了裂紋尖 端應力強度因子。相對而言，即是提高了材料的裂紋尖 端臨界應力強度因子--斷裂韌性。 ZTA陶瓷，來源：法國Nanoe 將ZrO2的t→m相變韌化作用及由于t→m相變而派生出來的顯微裂紋韌化與殘余應力韌化作用引入Al2O3基體(即ZTA陶瓷)，可使韌性得到顯著提高。 纖維、晶須增韌 用纖維(或晶須)以一定的方式加入到陶瓷的基體中去，一方面可以使高強度的纖維(晶須)來分擔外加的負荷，另一方面可以利用纖維(或晶須)與陶瓷基體的弱的界面結合來造就對外來能量的吸收系統(tǒng)，從而達到改善陶瓷材料脆性的目的。 碳納米管與石墨烯自發(fā)現(xiàn)以來，一直是國際上眾多科學家關注和研究的前沿性課題，目前已有研究人員將其引入氧化鋁陶瓷中，發(fā)現(xiàn)其可以起到增韌氧化鋁陶瓷的作用。 復合增韌 隨著對Al2O3陶瓷增韌的研究深入，為充分利用不同增韌方法的優(yōu)點，彌補各自的不足，形成了多元協(xié)同增韌方法，即通過兩種及以上的一元增韌方法協(xié)同作用進一步提高增韌效果的方法。多元協(xié)同增韌方法已受到研究人員的廣泛關注，常見的多元協(xié)同增韌方法有：顆粒/晶須、顆粒/相變、相變/晶須、石墨烯(碳納米管)/顆粒(或相變、晶須)等。 例如，將ZrO2相變增韌和晶須增韌這兩種增韌同時應用到Al2O3陶瓷中，產(chǎn)生十分明顯的增韌效果。 納米技術增韌 1987年德國的Karch等人首 次報道了所研制的納米陶瓷具有高韌性與低溫超塑性行為，其研究結果第 一次向世界展示了納米陶瓷潛在的優(yōu)異性能，為解決長期困擾人們的陶瓷的脆性問題提供了一條新的思路。 在1990年，科學家Cahn指出：“納米陶瓷是解決陶瓷脆性的戰(zhàn)略途徑”。 一方面，納米陶瓷由于晶粒的細化，晶界數(shù)量會大大增加，同時納米陶瓷的氣孔和缺陷尺寸減小到一定尺寸就不會影響到材料的宏觀強度，結果可使材料的強度、韌性大大增加。另一方面，在陶瓷基體中引入納米分散相并進行復合，不僅可大幅度提高其強度和韌性，明顯改善其耐高溫性能，而且也能提高材料的硬度、彈性模量和抗高溫蠕變等性能。因此，氧化鋁陶瓷納米化及納米復合目前已成為改善其斷裂韌性的重要途徑之一。 自增韌 通過引入添加劑或晶種來誘導等軸狀Al2O3晶粒異向生長成為如板狀、棒狀、長柱狀形貌的晶粒來形成自增韌Al2O3陶瓷得到了廣泛的研究。其增韌機制是類似于晶須對材料的裂紋橋聯(lián)增韌、裂紋偏轉和晶粒拔出效應，其中橋聯(lián)增韌是主要增韌機制。 參考來源： [1]張月林等.氧化鋁陶瓷增韌的研究進展 [2]路學成等.氧化鋁陶瓷增韌技術及機理 [3]張敬強.氧化鋁陶瓷增韌的研究現(xiàn)狀 [4]黃勇等.氧化鋁陶瓷增韌研究進展 (中國粉體網(wǎng)/山川) 注：圖片非商業(yè)用途，存在侵權告知刪除
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2025全球氧化鋁十大企業(yè)榜單 2025-09-18
氧化鋁，是一種無機化合物，化學式為Al2O3，由鋁元素和氧元素組成，是鋁在自然界中常見的存在形式之一。 在現(xiàn)代工業(yè)的龐大體系中，氧化鋁扮演著舉足輕重的角色，作為鋁產(chǎn)業(yè)鏈的關鍵一環(huán)(這類是冶金級氧化鋁)，它連接著上游的鋁土礦開采與下游的鋁產(chǎn)品制造，廣泛應用于各個領域。非冶金級氧化鋁作為眾多行業(yè)的基礎材料同樣是無處不在。 阿拉丁(ALD)統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，2024年全球十大氧化鋁生產(chǎn)商合計產(chǎn)量約為9694萬噸，同比上漲2.86%。從集團數(shù)量看，中外企業(yè)各占五席，其中五家中國企業(yè)集團分別是中鋁集團、中國宏橋、信發(fā)集團、三門峽鋁業(yè)和博賽集團，合計產(chǎn)量約為6182萬噸，占比為63.77%。 數(shù)據(jù)來源：各公司年報、阿拉丁 五家國外企業(yè)集團分別為美國鋁業(yè)、力拓集團、俄鋁、海德魯和南拓32，合計產(chǎn)量3512萬噸，占比為36.22%。 小編于近期通過《2025中國氧化鋁十大企業(yè)榜單》一文對國內(nèi)企業(yè)做過盤點，對5家全球前十的國內(nèi)氧化鋁企業(yè)已做介紹，本文不再贅述。下面為國外5家氧化鋁生產(chǎn)企業(yè)盤點。拓展閱讀：2025中國氧化鋁十大企業(yè)榜單。 美國鋁業(yè)公司的前身是在1888年建于匹茲堡的一家鋁業(yè)公司。當時，鋁在地球上蘊藏豐富，但提煉單質的鋁卻十分困難。然而，年輕的查爾斯·霍爾(Charles Hall)發(fā)明了用電解方式生產(chǎn)單質鋁的方法，并于1889年獲得。他與艾爾弗雷德·亨特(Alfred E. Hunt)船長合作，投資建廠，開始批量生產(chǎn)鋁。這一時期，鋁的產(chǎn)量不斷上升，價格不斷下跌，使得鋁這種曾經(jīng)比金子還貴的金屬逐漸走進了人們的日常生活。隨著技術的不斷進步和市場的擴大，美國鋁業(yè)公司的業(yè)務逐漸擴展到鋁土礦開采、氧化鋁精煉和原鋁生產(chǎn)等領域，形成了垂直整合的鋁業(yè)公司。 氧化鋁原料方面，該公司在全球擁有七個礦山的所有權，包括澳大利亞的亨特利礦山(Huntly Mine)，這是世界上大的鋁土礦。 截至2024年底，美鋁在3個國家擁有6家氧化鋁廠，權益產(chǎn)能1384.3萬噸/年，其中閑置320.4萬噸/年。美鋁大部分氧化鋁產(chǎn)能集中在澳大利亞，共3家，產(chǎn)能合計976.9萬噸/年，占比70.6%;在巴西有2家，產(chǎn)能合計247.4萬噸/年，占比達17.9%;在西班牙有1家，產(chǎn)能160萬噸/年。 2024年，美鋁氧化鋁產(chǎn)量1003.4萬噸，較上年減少8%。發(fā)貨量方面，美鋁的氧化鋁除部分自用外，約有68%銷往第三方，2024年，美鋁氧化鋁發(fā)貨量達1319.9萬噸，其中，向第三方市場銷售900.5萬噸。 1869年，西班牙政府決定出售里約廷托(Rio Tinto)礦山。1871年，他們在歐洲各地的報紙上刊登了出售廣告，并收到了四份報價。由倫敦一家銀行的蘇格蘭負責人休·馬西森(Hugh Matheson)領導的一群商人提出了好的報價。1873年3月29日，力拓公司在倫敦注冊成立，馬西森擔任董事長。 如今，力拓集團已成為全球大的資源開采和礦產(chǎn)品供應商之一，世界第二大鐵礦石生產(chǎn)商，在勘探、開采和加工礦產(chǎn)資源方面的全球佼佼者，主要產(chǎn)品包括鋁、銅、鉆石、能源產(chǎn)品(煤和鈾)、金、工業(yè)礦物和鐵礦等。 鋁方面，力拓是全球鋁行業(yè)的，擁有大規(guī)模的垂直一體化業(yè)務，包括鋁土礦、氧化鋁廠以及生產(chǎn)經(jīng)過認證的電解鋁廠。 力拓在澳大利亞、加拿大和巴西3個國家擁有4家氧化鋁廠。2024年，其氧化鋁產(chǎn)量為730萬噸，預計2025年上半年其氧化鋁產(chǎn)量為370萬噸。 1997年，西伯利亞鋁業(yè)公司創(chuàng)立，構建起從氧化鋁精煉到鋁成品生產(chǎn)的垂直一體化產(chǎn)業(yè)格局。2000年，戰(zhàn)略合并催生俄鋁，整合俄羅斯核心鋁資產(chǎn)，迅速躋身全球鋁業(yè)前三甲，與美鋁、加鋁并肩。此后十年，俄鋁全球布局，在歐洲、非洲、亞洲、澳洲和拉丁美洲開疆拓土，在幾內(nèi)亞、圭亞那等地獲取關鍵資源。2007年，與SUAL及嘉能可鋁資產(chǎn)合并，組建聯(lián)合公司俄鋁，成為全球大、產(chǎn)業(yè)鏈完備的鋁生產(chǎn)商。當前，俄鋁已成為全球主要鋁生產(chǎn)商及氧化鋁生產(chǎn)商之一。俄鋁氧化鋁工廠分布 2024年，氧化鋁總產(chǎn)量為643萬噸(按年增加25.3%)，占全球總產(chǎn)量的4.7%，產(chǎn)量增加是歸因于收購河北文豐新材料有限公司的30%股份。俄鋁在6個國家正常運行8家氧化鋁廠，俄羅斯境內(nèi)運行4家，產(chǎn)量284.1萬噸。境外正常運行4家，氧化鋁產(chǎn)量合計358.8萬噸。 挪威海德魯鋁業(yè)公司(Norsk Hydro ASA)是全球的鋁和可再生能源企業(yè)，成立于1905年，總部位于挪威奧斯陸。該公司主要從事鋁的生產(chǎn)、加工和銷售，同時也涉及可再生能源領域，尤其是水力發(fā)電。海德魯鋁業(yè)在全球范圍內(nèi)擁有廣泛的業(yè)務網(wǎng)絡，其產(chǎn)品和服務涵蓋從鋁土礦開采、氧化鋁精煉到鋁產(chǎn)品的生產(chǎn)和回收利用，形成了一條完整的鋁產(chǎn)業(yè)鏈。 海德魯氧化鋁生產(chǎn)主要來自于Alunorte氧化鋁廠，原本擁有其92%股權，2023年出售30%股權給嘉能可公司后，目前擁有該廠62%的股權。該廠1995年投產(chǎn)，經(jīng)過三次擴產(chǎn)，產(chǎn)能630萬噸/年。 2024年，海德魯實現(xiàn)總收入2036.4億克朗，較上年增長5.2%;凈收入50.4億克朗，較上年增長79.7%。產(chǎn)量方面，2024年，海德魯開采鋁土礦1050.6萬噸，較上年下降3.6%;氧化鋁產(chǎn)量597.3萬噸，下降3.4%。 必和必拓公司(BHP Billiton Ltd. - Broken Hill Proprietary Billiton Ltd.)：以經(jīng)營石油和礦產(chǎn)為主的跨國公司。 2014年8月19日，必和必拓宣布，計劃通過選擇其高質量氧化鋁，鋁，煤炭，錳，鎳，銀，鉛和鋅資產(chǎn)，通過創(chuàng)建獨立的全球金屬和礦業(yè)公司南拓32(South32)來簡化其投資組合。 南拓32在澳大利亞和巴西都擁有鋁土礦山，其擁有巴西MRN礦業(yè)33%的權益。在澳大利亞，South32 持有沃斯利鋁業(yè) 86%的股份，日本鋁業(yè)聯(lián)合(澳大利亞)有限公司持有 10%的股份，Sojitz 鋁業(yè)有限公司持有4%的股份。其澳大利亞鋁土礦山位于珀斯東南130公里處的博丁頓鎮(zhèn)附近。通過陸路輸送機將其運送到科利附近的氧化鋁精煉廠，并將其轉化為氧化鋁，然后通過鐵路運輸?shù)桨嗖锔邸！ ⒖紒碓矗喊⒗ ⒏髌髽I(yè)官網(wǎng)、鋁途有你、安泰科
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氧化鋁陶瓷燒結工藝 2025-08-14
80分鐘升溫150度保溫60分鐘 120分鐘升溫250度保溫80分鐘 60分鐘升溫300度保溫80分鐘 180分鐘升溫420度保溫90分鐘 80分鐘升溫500度保溫60分鐘 60分鐘升溫650度保溫50分鐘 60分鐘升溫800度保溫50分鐘 80分鐘升溫1100度保溫60分鐘 50分鐘升溫1300度保溫40分鐘 40分鐘升溫1450度保溫40分鐘 60分鐘升溫1600度保溫60分鐘 80分鐘升溫1750度保溫90分鐘
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氧化鋁陶瓷涂層可以給陶瓷帶來優(yōu)勢 2025-08-14
在挑選陶瓷的時候要注意查看陶瓷的氧化鋁涂層是否周密，這種涂層可以給陶瓷帶來很多優(yōu)勢，在使用中也不會因此而受損，可以在氧化鋁的保護下得到更長久的使用。而使用陶瓷也能夠更加放心。這樣的新加工工藝也是為陶瓷帶來了更多的市場，可以供大家多方面的選擇。現(xiàn)在很多比較嬌弱的陶瓷都是很珍貴的，如果想要更好的保護它，可以選擇氧化鋁陶瓷涂層，這樣也比較方便，能夠保護這些珍貴的陶瓷。 比較珍貴的陶瓷都會使用這種涂層的形式來保護，這樣的加工工藝比較先進，可以提供可靠的保護技術手段。在對陶瓷加工的時候，有了這種涂層也可以以防萬一，能夠讓我們的陶瓷工藝更上一層樓。畢竟氧化鋁陶瓷涂層是具有新穎的加工手段的，能夠得到更多的保護，而且在外觀看來，這樣的涂層也非常美觀，可以設計出很多種類的造型。這樣的再加工能讓整體的造型更好看，同時也提升了陶瓷的價值。 在設計和造型方面，利用了氧化鋁陶瓷涂層的陶瓷也有著很多的優(yōu)勢，這種設計理念可以讓人們選擇自己所喜愛的陶瓷瓷器，能夠保證市場的接受度，還可以擴大更多的市場范圍。如果想要有更好的瓷器產(chǎn)品，可以往這方面多考慮一下，研究出更多的設計形式。這樣也能讓陶瓷的展示效果更好。在使用與搬運陶瓷的時候，也要小心，雖然有了涂層但是也怕會有意外帶來損害。
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氧化鋁陶瓷現(xiàn)狀及趨勢 2025-08-14
一、現(xiàn)狀的分析 改革開放以來，我國建筑陶瓷工業(yè)獲得了飛速的發(fā)展，隨著我國加入 WTO，建筑陶瓷工業(yè)又面臨著一次發(fā)展機遇，同時也面臨著未有的挑戰(zhàn)。 我國建筑陶瓷企業(yè)主要分布在東南沿海一帶，如廣東的佛山、福建的晉江、浙江的溫州、河北的唐山、山東的淄博和濰坊等地。企業(yè)過分集中于少數(shù)地區(qū)，這種現(xiàn)狀雖然具有有利的一面，但我們也決不能忽略其不利的一面。這種過于集中的特點會造成嚴重的局部重復建設和資源浪費，不利于我國建筑陶瓷工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展;第二，容易造成企業(yè)間的惡性競爭，不利于我國建筑陶瓷工業(yè)的健康發(fā)展;第三，容易造成產(chǎn)品的局部供大于求，而過剩部分的產(chǎn)品要外銷特別是銷往較遠的(如東北、西北等)地區(qū)，銷售成本無疑會增加;第四，容易造成主要原材料的缺乏，這些原料長期大量外購，也會增加生產(chǎn)成本。 二、發(fā)展趨勢 氧化鋁陶瓷作為先進陶瓷中應用廣的一種材料，伴隨著整個行業(yè)的發(fā)展呈現(xiàn)以下發(fā)展趨勢：(1)技術裝備水平將快速提高： 計算機技術和數(shù)字化控制技術的發(fā)展促進了先進陶瓷材料工業(yè)的技術進步和快速發(fā)展，諸如自動控制連續(xù)燒結窯爐、大功率大容量研磨設備、高性能制粉造粒設備等凈壓成型設備等先進的成套設備有利地推動了行業(yè)整體水平的提高，同時在生產(chǎn)效率、產(chǎn)品質量等方面也都明顯改善;(2)產(chǎn)品質量水平不斷提高：國內(nèi)微晶氧化鋁陶瓷制品從無到有，產(chǎn)業(yè)規(guī)模從小到大，產(chǎn)品質量從低到較高，經(jīng)歷了一個快速發(fā)展的歷程;(3)產(chǎn)業(yè)規(guī)模將迅速擴大：微晶氧化鋁陶瓷制品作為其它行業(yè)或領域的基礎材料，受著其它行業(yè)發(fā)展水平的影響。從氧化鋁陶瓷的應用情況看，應用范圍越來越寬，用量越來越大，特別是在防磨工程和建筑陶瓷生產(chǎn)方面的用量增加將更為顯著。
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氧化鋁陶瓷的特點 2025-08-14
1. 硬度大經(jīng)中科院上海硅酸鹽研究所測定，其洛氏硬度為HRA80-90，硬度僅次于金剛石，遠遠超過耐磨鋼和不銹鋼的耐磨性能。 2. 耐磨性能經(jīng)中南大學粉末冶金研究所測定，其耐磨性相當于錳鋼的266倍，高鉻鑄鐵的171.5倍。根據(jù)我們十幾年來的客戶跟蹤調查，在同等工況下，可至少延長設備使用壽命十倍以上。 3. 重量輕其密度為3.5g/cm3，僅為鋼鐵的一半，可大大減輕設備負荷。
