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俗话说,没有金刚钻,别揽瓷器活,这句话生动的说明了陶瓷材料在使用过程中遇到的最大困难――难加工。可加工玻璃陶瓷的问世解决了这一难题,它可以用普通的金属加工设备和刀具进行钻孔、攻丝、车削,加工成尺寸精确的零件(见图1),满足了工业生产对高精度陶瓷零件的需求。
图1 可加工玻璃陶瓷车削加工

图2 用氟闪石玻璃陶瓷加工的部分零件
美国Corning公司在上世纪70年代开发成功世界上首例可加工氟云母玻璃陶瓷,它是一种由氟云母晶体和玻璃相组成的新型无机复合材料。该材料自问世以来一直采用熔融析晶法这一传统工艺制备,工艺流程为:配料→熔化玻璃→浇铸成型→二步热处理控制析晶。由于需采用化工原料,玻璃熔制能耗大,晶化工艺复杂,导致生产成本较高。目前国际市场上小小一块25×25×25mm、重40g左右的可加工玻璃陶瓷售价竟高达101英镑,国内市场售价也在300~1000元/Kg,阻碍了它们在生产中的推广应用。
氟云母玻璃陶瓷的可加工性来源于氟云母晶体的易解理性,实际上只要陶瓷中存在易解理晶体,就能获得可加工性,和晶体种类关系不大。如天然玉石就有良好的可加工性,能够雕刻成精美的工艺品,原因就是玉石中含有大量的易解理闪石晶体。据此我们采用一种新技术,以废玻璃为主要原料。采用烧结法制备出可加工氟闪石玻璃陶瓷。这种材料的技术指标如下:比重2.0~2.2g/cm3,硬度200~350Hv,抗压强度180~320MPa,可用普通的机加工设备和刀具进行钻孔、攻丝、车削加工,能够车削出壁厚0.8mm的零件,具有良好的可加工性(见图2)。
本技术是一项全新的可加工氟闪石玻璃陶瓷生产技术,它不必熔制特定成分的基础玻璃,而是独辟蹊径,直接以废玻璃为主要原料,加入添加剂,通过烧结时和玻璃间的反应析出氟闪石。目前还未见到类似技术的报道和专利,技术水平居国内外领先地位,是一项具有自主知识产权的高新技术(专利申请号:200310104932.2)。
本技术的最大创新点是将废玻璃回收利用和新材料生产完美的结合在一起,不仅解决了传统生产工艺复杂、成本高等弊端,还具有环保、能耗低,产品附加值高,生产工艺简单,设备投资省等优点,符合当前正大力提倡的建设节约型社会的基本国策,具有显著的经济效益和社会效益。目前欧美日等发达工业国家可加工玻璃陶瓷的生产已实现产业化,市场容量达到数亿美元,我国的可加工玻璃陶瓷生产和应用都远未形成规模,正处于起步阶段。随着生产的发展、技术的进步和产品的更新换代,预计今后几年可加工玻璃陶瓷将迎来它的快速发展期,市场前景极为乐观。目前国内还无氟闪石玻璃陶瓷的生产厂家,如能抓住这一有利时机,尽快将这一具有自主知识产权的新技术实现产业化,独家生产以废玻璃为主要原料的可加工氟闪石玻璃陶瓷。由于具有生产成本低这一优势,产品将迅速占领国内市场,时机成熟后还可打入国际市场,经过几年的奋斗,完全能够把利用废玻璃生产可加工氟闪石玻璃陶瓷这一产业做强做大。
注:本文作者是来自大连交通大学材料学院的章为夷,联系方式,电话:0411-84106711,
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