中国粉体网讯 我们对氮化硅陶瓷的优越性已经介绍过多次了，它是结构陶瓷家族中综合性能最为优良的一类材料，被誉为“全能陶瓷”、“黑色陶瓷钢”、“先进陶瓷材料皇冠上的明珠”。
在物理性能方面，氮化硅陶瓷具有较高的抗弯强度以及断裂韧性，并且具有较好的耐磨损性和一定的自润滑能力。因此，氮化硅很适合用于轴承材料的应用之中。除此之外，氮化硅陶瓷还具有比较高的理论热导率，该特性使其被认为是一种很有潜力的高速电路和大功率器件散热和封装材料。目前看来，氮化硅陶瓷将是今后陶瓷轴承和高性能陶瓷基板的“代名词”。
氮化硅陶瓷的研究一直由国外引领
尽管在19世纪中叶已经人工制备出氮化硅，但是在以后的一百多年时间里，氮化硅材料一直没有出现大规模的应用。陶瓷形式的氮化硅最早是由英国发展起来的，该材料在1955年首次生产，主要用于热电偶管、熔融金属坩埚和火箭喷嘴。这种类型的材料是将金属硅粉末压坯再经升温和冲入氮气氮化形成的，后来被称为反应结合氮化硅(RBSN)。由于这种反应烧结氮化硅一般含有25%左右的气孔隙，致密化程度不够高，因而未能体现氮化硅材料的高强度和硬度等性能。
图片来源：中材高新氮化物陶瓷有限公司
经过几代陶瓷科研人员努力，解决氮化硅陶瓷不同的工程应用的多种烧结工艺被相继开发出来，近来又陆续发展的放电等离子体烧结和微波烧结等新技术给氮化硅应用又开拓了新的途径。在先进烧结技术的保障下，氮化硅的各方面性能优势逐渐体现出来，成为综合性能最为优良的结构陶瓷材料。
说起我国对氮化硅陶瓷的研究，要追溯到40多年前。早在1978年，我国就在山东工陶院设立了氮化硅项目组，这也是我国最早开展氮化硅研究的单位之一。但由于我国的生产工艺相对落后，国外又对我国实施技术封锁，尤其是热等静压制备方法，技术门槛高，设备综合指标苛刻且费用昂贵，所以一直未被攻克，长期处于“真空”状态，严重制约着我国高端氮化硅陶瓷材料的发展。
中材高新氮化物公司的产业化之路
2011年，中材高新开始组建产业化平台，在山东成立中材高新氮化物陶瓷有限公司，以尽快实现高性能氮化硅陶瓷球的批量生产。
2015年成功突破国外的技术封锁，实现高性能氮化硅陶瓷材料中试生产线的贯通，并于当年将热等静压（HIP）氮化硅轴承球推向市场，性能达到国际标准Ⅰ级材料水平。
2017年，年产100吨高性能氮化硅陶瓷生产线开工建设，标志着我国氮化硅研制产业化达到了国际同类产品的水平。自此之后，氮化物公司已量产出规格从φ0.8mm到φ101.6mm不等、精度等级G3、G5、G10、G20不等的陶瓷球。
图片来源：中材高新氮化物陶瓷有限公司
氮化物公司现在的主要产品有两个，一个是HIP氮化硅陶瓷球，另一个是高导热氮化硅基板。在今年7月于济南举办的“第一届半导体行业用陶瓷材料技术研讨会”现场，中材高新材料股份有限公司总裁张伟儒在接受中国粉体网记者采访的时候介绍，目前氮化物公司已经完成从中试生产到年产50吨高端氮化硅陶瓷生产线的转化，并正在建设200吨氮化硅材料生产项目，该项目包括建设180吨HIP氮化硅陶瓷球和20吨约70万片高导热氮化硅基板生产线，这些项目将在明年上半年就会投产，届时他们至少在规模方面与日本东芝、美国CoorsTek等国外公司处于同一水平。随着电动汽车对高导热基板、氮化硅轴承球需求量的提高，他们三期规划将做到400吨的生产规模。
图片来源：中材高新氮化物陶瓷有限公司
让氮化硅陶瓷这颗“明珠”更加璀璨耀眼
从无到有、从弱到强，经历了40多年的发展历程，从1978年成立项目组到2017年9月“年产100吨高性能氮化硅陶瓷生产线”开工建设，氮化硅陶瓷材料也迎来了高速发展期，成功研制的G3级轴承球已在航天、航空工程上应用，解决了该类产品长期以来依赖进口的“卡脖子”技术难题。目前，高性能氮化硅陶瓷轴承已在高端装备、电动汽车、风电领域得到广泛应用，从根本上解决了完全依赖进口的局面。切入新能源汽车产业链后，与全球轴承科技与制造头部企业合作，成功开发新能源汽车用氮化硅陶瓷轴承并实现批量供货。与比亚迪、中车等合作研发新能源汽车功率器件用高导热氮化硅陶瓷基板产品，均展示出未来巨大的市场需求。坚持创新自立自强，氮化硅陶瓷这颗“黑色明珠”将会更加璀璨耀眼。
2023年3月9-10日，中国粉体网将在江西萍乡举办“2022第五届新型陶瓷技术与产业高峰论坛”，我们有幸邀请到了中材高新材料股份有限公司董事长张伟儒先生作题为《高性能氮化硅陶瓷制备技术及应用发展现状》的报告，届时，张总将对氮化硅陶瓷的制备技术进行详细阐述，并对其应用前景进行展望。
信息来源：
[1]拼搏2022|氮化物公司：让氮化硅陶瓷这颗“明珠”更加璀璨耀眼.中国建材总院
[2]张创等.氮化硅陶瓷的研究与应用进展
（中国粉体网编辑整理/山川）
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