行业领域

新材料技术,高新技术改造传统产业

需求背景

碳化硅基陶瓷材料是在碳化硅陶瓷基础上发展出的一系列陶瓷材料，其中包括：氧化物结合碳化硅、氮化硅结合碳化硅、Sialon结合碳化硅等一系列高技术陶瓷材料。该系列陶瓷材料具有耐高温、强度高、耐腐蚀、抗热震、抗氧化、耐磨损等一系列优异性能，在冶金、陶瓷、建材、石化、机械、电力电子、汽车、航空航天等领域有着广泛的应用。其中，氮化硅结合碳化硅陶瓷材料利用金属硅粉在氮气中发生氮化反应形成氮化硅，将碳化硅颗粒结合成一体，从而形成交织网络结构的显微组织。其制备工艺简单，投资成本低，适于大规模生产，是市场需求量较大的品种之一。

目前，大型和结构复杂产品一般采用注浆成型法，制品开口气孔率较高、体积密度较低(通常开口气孔率高达18％以上，体积密度在***以下)，使得产品性能受到严重影响，应用范围受到限制。渣浆泵可采用氮化硅结合碳化硅陶瓷制作，具有良好的耐腐蚀、强度高的性能，但是在输送的浆料中具有尺寸在4~15mm的大颗粒、浆液流量大、浆液具有强磨蚀和强冲击性，或者输送氧化铝选矿行业中的强碱腐蚀浆液、高硬度(莫氏硬度7级)强磨蚀浆液的工况环境下，需要陶瓷泵同时具有良好的耐强磨蚀、碱腐蚀和抗冲击能力，目前国内外的陶瓷泵仍无法满足工况对材料的性能需求。

需解决的主要技术难题

1. 陶瓷与金属的复合工艺：复相反应烧结碳化硅陶瓷泵涉及陶瓷和金属材料的复合结构。如何实现这两种材料的良好结合，以获得优异的性能和可靠性，是一个重要的技术难题。
2. 陶瓷材料的制备和加工：碳化硅陶瓷具有高硬度和耐磨性，但其制备和加工难度较大。如何控制陶瓷材料的制备工艺，保证其质量和稳定性，同时实现对其形状和尺寸的精确控制，是一个具有挑战性的问题。
3. 陶瓷与金属的兼容性：由于陶瓷和金属的物理和化学性质存在较大差异，两者在复合结构中可能存在不兼容的情况。如何解决这种不兼容问题，提高两种材料的相容性和结合强度，是制作技术研发的难点之一。
4. 泵的设计与制造：碳化硅陶瓷泵的设计和制造涉及到多个领域的知识和技能，包括材料科学、机械设计、制造工艺等。如何综合运用这些知识和技能，设计并制造出具有优良性能的碳化硅陶瓷泵，是技术研发的另一个难题。
5. 生产成本的降低：虽然碳化硅陶瓷泵具有许多优良性能，但其制造成本较高，限制了其广泛应用。如何通过技术创新和工艺优化，降低碳化硅陶瓷泵的生产成本，是技术研发的一个重要目标。

期望实现的主要技术目标

1. 优化材料体系：研发目标之一是优化碳化硅陶瓷材料体系，以获得更高的强度、耐腐蚀性和抗氧化性。通过调整材料的成分和相组成，提高材料的综合性能，以满足泵送液体的各种要求。
2. 改进制备工艺：通过改进复相反应烧结的制备工艺，提高碳化硅陶瓷的烧结致密度和均匀性。研究烧结条件、温度制度、压力制度等工艺参数对陶瓷性能的影响，优化工艺流程，提高生产效率。
3. 增强抗热冲击性：复相反应烧结碳化硅陶瓷泵在高温液体输送过程中会受到热冲击作用。研发目标之一是增强碳化硅陶瓷的抗热冲击性，提高其抵抗温度变化的能力，以延长泵的使用寿命。
4. 提高耐磨性和耐腐蚀性：碳化硅陶瓷具有较好的耐磨性和耐腐蚀性，但仍有改进空间。研发目标之一是通过材料改性和表面处理等方法，提高碳化硅陶瓷的耐磨性和耐腐蚀性，以抵抗液体的冲刷和腐蚀。
5. 降低制造成本：在满足性能要求的前提下，降低制造成本是研发目标之一。通过优化材料配方、减少制造工序、降低废品率等方式，降低碳化硅陶瓷泵的生产成本，提高市场竞争力。
6. 促进自动化生产：引入自动化生产线和机器人等设备，实现碳化硅陶瓷泵的自动化生产。通过自动化设备和智能化控制技术，提高生产效率和产品质量稳定性。
7. 环保性和可持续性：在研发过程中，优先考虑使用环保材料和工艺，以降低对环境的影响。同时，关注资源的有效利用和回收再利用，实现可持续发展。

需求解析

解析单位：湖北省襄阳市 解析时间：2023-10-30

赵亮

襄阳市科协

主任

综合评价

该技术需求背景介绍和需要解决的主要技术难题分析比较清晰，研发内容和期望实现的技术目标明确。 开展的项目研究对行业技术提升具有重要的现实意义，项目研究成功对推动行业的技术进步具有重要的意义。 企业综合实力较好、研发实力较强、发展前景好。技术需求真实，市场潜力大。

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