中國粉體網(wǎng)訊 當前，汽車產(chǎn)業(yè)進入百年一遇的大變革時期,，電動化浪潮下汽車的各大系統(tǒng)設計均發(fā)生了翻天覆地的變化,。顯而易見的是，先進陶瓷材料憑借獨特性能優(yōu)勢正在加速“上車”,。在此背景下,，中國粉體網(wǎng)于9月12日在安徽合肥成功舉辦了“第一屆電動汽車用陶瓷材料技術研討會”，會議期間,，我們有幸邀請到多位專家,、企業(yè)界代表做客“對話”欄目，暢談先進陶瓷材料在新能源汽車行業(yè)的應用與發(fā)展,。本期,，我們邀請到的是合肥工業(yè)大學的魏鑫博士。
粉體網(wǎng)：魏博士,，目前工業(yè)上批量制備氮化鋁粉體的主要工藝是哪種,？該工藝有何優(yōu)缺點？
魏博士：目前,，工業(yè)上批量制備AlN粉體的主要方法有直接氮化法和碳熱還原法,。
直接氮化法的優(yōu)點：原料來源廣泛，成本較低,，反應簡單,，合成溫度較低，適合于大規(guī)模批量生產(chǎn),；但該方法缺點明顯：由于Al的熔點僅為660℃,，在800℃氮化過程中，Al粉易熔化團聚,，阻礙Al粉與N2的直接接觸,，降低反應轉化率,，需要球磨處理，再在1200℃下進行二次氮化,，而合成粉體團聚明顯,，粉體粗化,，粉體的品質降低,。
碳熱還原法的優(yōu)點：原料來源廣泛，成本低,，制備AlN粉體品質高,、雜質含量少、團聚較少,、粒度細小均勻,、性能穩(wěn)定，有利于后續(xù)AlN陶瓷基板的成型和燒結,。該法的缺點：由于Al2O3和碳黑粒度細小,，增加了均勻混合的難度，且氮化溫度較高,，反應時間長,，且過量的碳黑，還需脫碳處理,，增加了粉體氧化的可能性,。
粉體網(wǎng)：目前工業(yè)上氮化鋁陶瓷的成型與燒結工藝有哪些？
魏博士：工業(yè)上,，AlN陶瓷成型工藝主要有干壓和流延,。
干壓成型的優(yōu)點是效率高，可實現(xiàn)工業(yè)化,、規(guī)�,；芷谛远�,，產(chǎn)品強度高,；但缺點也很明顯,，干壓成型對模具要求較高，干壓后得到的坯體強度較低,，而且坯體厚度較大易導致坯體內(nèi)部致密化程度不均勻,，結構的均勻性低等。
流延成型具有速度快,、自動化程度高,、生產(chǎn)效率高、適宜工業(yè)生產(chǎn),、組織結構均勻,、產(chǎn)品質量好等諸多優(yōu)勢，是目前工業(yè)上AlN陶瓷成型主流方法,。
AlN通常難以燒結致密,，必須通過添加適量的燒結助劑來降低燒結溫度，實現(xiàn)燒結致密化,。一般采用常壓燒結工藝,，在N氣氛下1800℃保溫一段時間，后在N氣氛下進行高溫熱處理,，以制備高性能AlN陶瓷,。
粉體網(wǎng)：您如何看待3D打印在氮化鋁等陶瓷行業(yè)的應用前景？
魏博士：3D打印技術可與陶瓷工藝相結合,，縮短工藝周期,，實現(xiàn)陶瓷的快速、穩(wěn)定生產(chǎn),，在AlN等陶瓷行業(yè)的應用前景非常有潛力：
(1)制造具有復雜幾何結構的AlN陶瓷零件;
(2)根據(jù)特定需求進行定制化生產(chǎn);
(3)減少材料的產(chǎn)生,，提高材料利用率，降低成本,。
但3D打印的陶瓷漿料制備難度較大,，陶瓷粉體與結合劑的比例、pH值,、顆粒尺度和漿料的流變性等都對陶瓷制品的性能有著很大的影響,。此外，AlN陶瓷本身具有高硬度和耐磨性,，這使得3D打印和后續(xù)加工可能更加復雜,。
總的來說，隨著3D打印技術的不斷進步和AlN陶瓷材料的發(fā)展,，這兩者之間的結合具有廣闊的前景,，可以用于多種高性能應用，但仍然需要進一步的研究和發(fā)展以解決潛在的技術挑戰(zhàn),。
粉體網(wǎng)：目前氮化鋁陶瓷在電動汽車領域的應用主要有哪些,？您如何看待未來陶瓷材料在新能源汽車中的應用潛力,？
魏博士：AlN陶瓷在電動汽車領域的應用主要涉及以下方面：
(1)電子器件：在電動汽車中，高功率電子器件（如IGBT模塊）需要高性能的散熱材料,，以有效地散熱并提高電子器件的壽命;
(2)發(fā)動機零部件：AlN陶瓷具有高耐磨性和高溫穩(wěn)定性,，可用于制造電動汽車的發(fā)動機零部件，如活塞和氣缸套,，有助于提高發(fā)動機效率和減少摩擦損失,，從而提高電動汽車的性能和續(xù)航里程。
(3)充電設備：AlN陶瓷可用于制造電動汽車充電設備的連接器和插頭,。這些部件需要具備高耐磨性和耐高溫性能,，以滿足電動汽車充電時的要求。
(4)傳感器應用：AlN陶瓷還可用于傳感器應用,，如溫度傳感器和壓力傳感器，以監(jiān)測電動汽車的各種參數(shù),。
關于未來,，陶瓷材料在新能源汽車中潛在的應用優(yōu)勢和應用方向：
(1)輕量化：陶瓷材料通常比金屬更輕，這有助于減輕汽車的重量,，提高能源利用率和續(xù)航里程,；
(2)高溫穩(wěn)定性：陶瓷材料可以在高溫環(huán)境下保持穩(wěn)定性，對于電池,、電子器件和發(fā)動機部件來說非常重要,；
(3)電絕緣性：一些陶瓷材料具有優(yōu)異的電絕緣性，這對于電池和電子器件的安全性能非常關鍵,；
(4)耐腐蝕性：陶瓷材料通常對化學腐蝕具有較高的抵抗力,，這有助于提高零部件的耐久性。
然而,，陶瓷材料也面臨一些挑戰(zhàn),，如加工難度和脆性等。因此,，未來的研究和技術發(fā)展將需要解決這些問題,，以更廣泛地應用陶瓷材料于新能源汽車制造中。
粉體網(wǎng)：近些年很多行業(yè)都在談及國產(chǎn)化替代,，氮化鋁也是,，無論是粉體也好、陶瓷制品也好,，國內(nèi)也是涌現(xiàn)出了不少先行企業(yè),。在這種背景下，您認為發(fā)展到目前為止,，制約該行業(yè)發(fā)展的因素還有哪些,？
魏博士：中國AlN行業(yè)的發(fā)展受到多種因素的制約：
(1)原材料供應：無論是生產(chǎn)AlN粉體的原料,，還是制瓷用的高純度的AlN粉末，其受國外供應影響較大,，亟需國產(chǎn)化替代,；
(2)高昂的生產(chǎn)成本：AlN的制備通常需要高溫和高壓條件，這會導致生產(chǎn)成本較高,，降低生產(chǎn)成本對于推動行業(yè)的發(fā)展非常重要,；
(3)技術創(chuàng)新：需要不斷投資于研究和開發(fā)，以推動技術前進,，以提高陶瓷材料性能,、降低生產(chǎn)成本和擴展應用領域；
(4)國際競爭：國外AlN相關產(chǎn)品已經(jīng)實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化,、商業(yè)化,，占據(jù)全球市場，中國AlN行業(yè)面臨來自國際市場的競爭,。
綜合考慮這些因素,，中國的AlN行業(yè)需要在技術創(chuàng)新、成本控制,、市場多樣化和可持續(xù)發(fā)展等方面不斷努力,，以克服制約因素，保持競爭力,，并推動行業(yè)的發(fā)展,。
（中國粉體網(wǎng)編輯整理/長安）
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