金属陶瓷产品概述

第一节 金属陶瓷产品定义及基本属性

一、产品定义、性能

1、产品定义

金属陶瓷是由陶瓷和粘接金属组成的非均质的复合材料。为了使陶瓷既可以耐高温又不容易破碎，人们在制作陶瓷的粘土里加了些金属粉，因此制成了金属陶瓷。

2、产品分类

根据各组成相所占百分比不同，金属陶瓷分为以陶瓷为基质和以金属为基质两类。

1）陶瓷基金属陶瓷主要有：

氧化物基金属陶瓷。以氧化铝、氧化锆、氧化镁、氧化铍等为基体，与金属钨、铬或钴复合而成，具有耐高温、抗化学腐蚀、导热性好、机械强度高等特点，可用作导弹喷管衬套、熔炼金属的坩埚和金属切削刀具。

碳化物基金属陶瓷。以碳化钛、碳化硅、碳化钨等为基体，与金属钴、镍、铬、钨、钼等金属复合而成，具有高硬度、高耐磨性、耐高温等特点，用于制造切削刀具、高温轴承、密封环、捡丝模套及透平叶片。

氮化物基金属陶瓷。以氮化钛、氮化硼、氮化硅和氮化钽为基体，具有超硬性、抗热振性和良好的高温蠕变性，应用较少。

2）金属基金属陶瓷是在金属基体中加入氧化物细粉制得，又称弥散增强材料。

主要有烧结铝(铝-氧化铝)、烧结铍（铍-氧化铍）、TD镍（镍-氧化钍）等。烧结铝中的氧化铝含量约5％～15％，与合金铝比，其高温强度高、密度小、易加工、耐腐蚀、导热性好。常用于制造飞机和导弹的结构件、发动机活塞、化工机械零件等。

3、产品性能

金属陶瓷兼有金属和陶瓷的优点，它密度小、硬度高、耐磨、导热性好，不会因为骤冷或骤热而脆裂。另外，在金属表面涂一层气密性好、熔点高、传热性能很差的陶瓷涂层，也能防止金属或合金在高温下氧化或腐蚀。金属陶瓷既具有金属的韧性、高导热性和良好的热稳定性，又具有陶瓷的耐高温、耐腐蚀和耐磨损等特性。

二、产品所属行业界定

根据国家统计局国民经济行业分类目录规定，金属陶瓷属于陶瓷制品制造中特种陶瓷制品制造行业。

陶瓷制品制造——指专为工业、农业、实验室等领域的各种特定用途和要求，采用特殊生产工艺制造陶瓷制品的生产活动。

近年来，为了改善陶瓷的脆性，在陶瓷基体中添加了金属，如氧化物基金属陶瓷，碳化物基金属陶瓷，硼化物基金属陶瓷等，是现代陶瓷中的重要品种之一，是陶瓷家族中最年轻但却是最有发展前途的一个分支。

第二节金属陶瓷产品应用概况

一、产品主要应用领域

1、航空工业

金属陶瓷广泛地应用于火箭、导弹、超音速飞机的外壳、燃烧室的火焰喷口等地方。

2、化工机械

金属陶瓷是以TiC（陶瓷）为基体，添加TiN、或TiCN等为主要成份，通过添加异种碳化物使其抗弯强度达到硬质合金的水平。金属陶瓷作为精加工刀具材料，广泛用于钢的高速加工、铸铁的精加工等。

二、产品应用成熟度分析

金属陶瓷是一种适用于精加工的刀具材料，广泛应用于各个领域。金属陶瓷主要应用于诸如低碳钢等软钢加工，长比屑，而已趋于研制组合刀刃用来加工铸铁与不锈钢。我国金属陶瓷具有一定的应用成熟度。

近年来，为了增加金属陶瓷材料的韧性，很多学者都进行了相关的研究，并取得了一定的成效，从而使金属陶瓷刀具的应用前景更加广阔。在航空工业中，金属陶瓷刀具可用于调质钢件的加工，若刀具表面有TiAlN涂层，也可用于加工高温合金零件。

第三节 金属陶瓷产品发展历程

金属陶瓷长期以来给人们的印象是容易造成突发、不可预测的刀片故障，正因为如此，推广应用不太顺利。供应商的广告宣传经常是前后矛盾，一部分说明只能适用于精车削加工，另一部分又说明用途广泛，可以适用半精加工。而且，金属陶瓷刀具广泛应用于铣削加工——较为成功地适用于硬质工件材料加工。这样看来，各种全属陶瓷刀具应用的加工领域的划分没有明确的界限。

造成这种概念性模糊的一个直接性原因就是金属陶瓷在刀具材料行业中应用的迅猛发展。金属陶瓷的产生历史几乎与碳化钨/钴硬质合金一样长久。它是一种含钛的硬质合金。20世纪30年代中，研制出的第一种金属陶瓷(Ti/Ni）具有易脆性，抗塑性变形能力却极差。在40年代与50年代中，WC/Co硬质合金得到充分发展，在性能改进方面迈进了一大步。在试凑法中加入其他元素成分，同时通过改进烧结工艺，硬质合金的性能改善明显。

日本在70年代较早地使用金属陶瓷，并开始进行大规模的应用开发，包括在其中加入更多种数量的硬质元素成分。金属陶瓷迅速发展，销售量约占整个日本硬金属的1/3，主要原因包括机械加工清洁方法的发展，采用较小的切削参数，选择合适的刀具路径，以及使用更容易获取的原材料(钛与镍)替代传统的原材料成分(钨与钴)，甚至加入增强金属陶瓷其他性能的成分，改善了刀片抗塑性变形的能力。

80年代中，日本作为金属陶瓷制造的火车头，对其他国家的制造业产生了深刻的影响。众多制造商开始研究金属陶瓷牌号的更广泛用途可能是取得市场先机的因素之一。金属陶瓷增长与开发的需求推动了许多新型的具有较小晶粒的更加可靠的材料牌号的产生。90年代，金属成分更加复杂，加入成分量更大，从而研制出平衡性更好的耐磨刀具。

过去10年的发展主要包括材料成分与工艺技术两个方面，直接结果是诸如CT5015与涂层GC1525等新牌号材料的韧性大大增强。韧性是金属陶瓷推广应用的最主要的障碍，自从第一个刀片产生以后，人们就一直致力于韧性的提高。目前，加工包含间歇加工，要求生产安全性更高，随着工件材料与机床刀具技术的改进，对于精车削的要求也随之提高。正是在起种环境下，金属陶瓷牌号的种类越来越多。

免责申明：本文仅为中经纵横市场研究观点，不代表其他任何投资依据或执行标准等相关行为。如有其他问题，敬请来电垂询：4008099707。特此说明。