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陶瓷技术:仍有望实现增长

时间:2023-08-09   访问量:30

德国陶瓷工业由陶瓷材料制造商和专门从事高性能陶瓷技术应用的公司组成,被认为是世界领先者。技术陶瓷的巨大潜力基于众所周知的优越性能,即在热、机械和化学影响下提供最大的弹性。迄今为止,技术陶瓷的胜利本质上是基于热弹性和耐磨性的材料特性。与金属相比,陶瓷不会腐蚀,并且用作工具材料时,其强度明显高于金属合金。 

纤维增强高性能陶瓷作为新一代材料

除了技术陶瓷的许多其他品质(例如植入物的生物相容性以及传感器和执行器的压电性)之外,即使是高度专业化的陶瓷迄今为止也只有一个缺点:缺乏断裂韧性。然而,该领域也取得了技术进步。新一代纤维增强陶瓷和陶瓷复合材料将技术陶瓷提升到了一个新的水平。最苛刻的应用之一是发电和能量转换,如果没有这种材料的热稳定性,这将是不可想象的。 

陶瓷材料提高了机器和电机的效率

在“低碳”要求的过程中,所有基于燃烧的驱动技术都有望变得越来越高效,以节省化石燃料资源。在涡轮增压器和涡轮机的进一步发展中,阀门和密封件不断提高的热弹性和机械弹性是首要任务、滑动轴承,最后还有前景中的转子叶片。由于其耐磨性,陶瓷材料已经在这方面展现出众多优势。例如,在暴露于极热和高机械负载的涡轮机中,必须使用既抗拉又抗压的转子。由于金属合金的热敏感性,这里不再是一种选择。纤维增强高性能陶瓷在这里可以发挥更多作用,并且还可以弥补其其他众所周知的缺点:由陶瓷制成的特殊材料的成本明显高于同类传统材料。另一方面,它们的使用寿命更长,并且由于其耐磨性,需要更少的维护。对陶瓷材料和陶瓷部件的高额投资仍然是值得的——特别是因为许多应用领域都没有可比的替代品。当由于热条件或卫生要求而无法再使用油润滑来分离运动的机器部件时,陶瓷材料就会接手这项任务。无磨损陶瓷发动机不仅刚性部件而且运动部件均由陶瓷高性能材料制成,被认为是发动机制造领域的伟大愿景并非毫无意义。陶瓷微粒已被用作润滑剂中的添加剂,以增加油和脂肪的粘度。一般来说,陶瓷元件的特点是它们确实可以实现平稳的功能。 

陶瓷材料是否也值得短期计算?

技术陶瓷行业——作为机械和设备工程以及汽车行业技术领先的供应商——将其未来的核心任务视为更具成本效益的零部件系列生产。新材料——纤维增强陶瓷也一定是其中之一——正在取得进展,其中成本节约不仅需要长期考虑,而且对于此类技术的用户来说也是短期考虑。

目前,飞机工业仍然是最感激的材料买家,这些材料可以通过显着节能,将具有易于维护的耐用性的更轻结构直接转化为经济优势。另一方面,汽车工业却有些不情愿地跟随陶瓷发动机的进一步发展。逐渐的能量优势和发动机更长的使用寿命还无法通过对此类汽车的充足需求来再融资,因此此类汽车的价格也将大大提高。 

技术规范是需要克服的障碍

陶瓷工具早已在机械和设备工程领域得到应用。然而,在质量标准和需求概况方面,该行业存在“过度设计”的传统趋势。需求概况设计得越具体,技术陶瓷就可以更有效地取代其他材料。与金属高温合金直接比较时,所有由于其特殊的轻质或特定的强度而在某些标准中脱颖而出的新材料从未表现出金属的“全面无忧无虑的稳定性”。当某一特定优势占主导地位时,其他领域就会出现劣势。如果金属除了强度之外,还可以凭借其较轻的重量得分,那么金属将是不可替代的。工具势不可挡。 

结论:陶瓷行业依然自信

行业代表认识到他们在进一步优化自身生产条件方面的巨大潜力,以成为生命周期较短的产品应用的唯一替代方案。为了在因成本原因仍使用传统材料的应用中占据更多市场份额,陶瓷行业认为自己有义务通过更具成本效益的制造工艺来使许多技术优势更容易获得。然而,无论如何,这是所有现代特种材料的核心任务:不仅在高度专业化的应用中无可替代,而且在广泛的基础上具有经济竞争力。

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