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这款军工专用的陶瓷材料真是深藏不露

2021年08月18日 南充机械设备网

这款军工专用的陶瓷材料真是深藏不露

近期导热填料的应用是粉体圈的一大热点,而其中一些耳熟能详的材料,如氧化铝、氮化硼、氮化铝等都有相当多的高校和企业在研究,但这一领域的“优秀成员”远不止如此,比如国内只有少数几家企业在生产的冷门材料——氧化铍(BeO)。

提起氧化铍,大家的通常印象是有毒,这一点也确实限制了它的推广,在制备过程中提高了技术门槛,但需要强调的是,将氧化铍制成陶瓷后,是无毒的,且生产过程中的毒性隐患也可预防、可处理,因此不应该“谈铍色变”。

小编最近实地考察了一家新兴的氧化铍陶瓷企业:中鸣(宁德)科技装备制造有限公司,在较为深入的了解了氧化铍陶瓷的相关知识后,深感这款材料真的深藏不露,低调的外表下,是惊人的实力中国建材网cnprofit.com。

01、那它具体都有哪些突出的性能呢?

首先是导热,氧化铍陶瓷具有极高的导热性能,仅次于银、紫铜,比目前广泛使用的氧化铝陶瓷高一个数量级,近似于纯铝,优于各种铁合金,是所有陶瓷材料中导热率最高的材料。目前国内生产的氧化铍陶瓷导热系数普遍都在200W/m·K以上,中鸣目前的产品能达到280W/m·K。

氧化铍陶瓷还具有较高的电阻率和较大的击穿强度,同时高频损耗低,还有低的介电常数。另外机械强度也很高,具有良好的抗热冲击性能和化学稳定性。

由于在热、电、核、力等方面性能优异,氧化铍陶瓷可在航空航天领域用作托架部件和装配件,可在核工业中用作原子反应堆中的中子减速剂和防辐射材料,可用于高性能、高功率微波封装件和宽带大功率电真空器件,可用作熔融稀有金属和贵金属的坩埚,比如铀和钚,还可作为耐火材料用于加热元件的耐火支持棒等等,在各领域都有极佳的用武之地。

氧化铍陶瓷的典型性能

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早在20世纪30年代,氧化铍陶瓷就在冶金领域有了应用,其后多年全世界的材料学者一直未停止这款材料的研究,先后开发出核反应堆和电子器件等领域的应用,但它并未在陶瓷材料的发展中占据主流,其原因主要有两点:

1、原料较为稀有,价格昂贵,且制备过程中由于材料的毒性进一步增加了成本,世界上仅有少数国家有安全生产的技术实力,一般的应用领域还真负担不起;

2、氧化铍陶瓷的一些性能特性在军工领域有着必要的需求,很难被其他材料替代,所以长期以来在原料上被严格管控,产品也几乎只供军工需求,极少用于民用,也就失去了推广的机会。

在与中鸣的董事长和技术负责人的访谈中,小编了解到国内有实力做氧化铍陶瓷的企业仅有宜宾红星电子(原799厂)、上海飞星和中鸣等少数几家,目前中鸣厂房占地2000平方,正在积极扩产,加大氧化铍陶瓷在民用领域的产量,主要生产氧化铍陶瓷、铍铜合金,及各类集成电路高功率电子产品的加工,和相关材料的研发、制造,对于氧化铍陶瓷的精细加工,有独特的专业技术。

各类氧化铍陶瓷基片和结构件

如以上几张图所示,目前中鸣生产的氧化铍陶瓷能做到非常精密的结构件,别看它们个头小,却是本事不小!在2000多摄氏度的高温下依然能正常工作,在同等的厚度下,氧化铍基片可以使用的频率比氧化铝基片高出20%。

02、还有一些其他的高端产品令小编大开眼界。

厚膜氧化铍金属化产品

氧化铍陶瓷基片或者基体通过钨锰或者钼锰活性金属化方法实现厚膜金属化,再通过镀镍、图形刻蚀的方式得到产品电路,主要用于微波功率电路、集成电路中。可焊性良好,镀镍后抗拉强度超过20MPa,还原气氛800℃左右烧镍不起泡。

行波管收集极用瓷瓦

主要用于目前X、Ku波段行波管收集极中,在其中起到绝缘和散热作用,主要特点是产品外形复杂、尺寸精度要求较高,采用等静压预先成型为筒状后切割加工而成,保证瓦块的致密性的同时有能保证瓦块安装过程的同心度要求。

衰减瓷产品

具有尺寸精度高、机械强度大、放气量小、热导率高、热稳定性好等特点,可用于多注速调管等微波电真空器件中作为吸波材料。

氧化铍陶瓷坩埚产品

使用高纯氧化铍材料制作,可作为熔制稀有金属和高纯金属Be、Zr、Pt、V等的坩埚,热导率高、热稳定性极好。

氧化铍薄膜金属化基片

抛光的氧化铍陶瓷基片上溅射电阻薄膜和导电薄膜,经电镀、光刻,可形成具有部分无源元件和导电电路的基片,贴装芯片和各种片状元件,键合互连后可形成特定功能的电路模块。

相较于传统的陶瓷材料,氧化铍陶瓷的产品应用看起来令人感觉有点“不接地气”,是不是在产品形式和应用领域上都有种耳目一新之感呢?这就是为什么说它深藏不露,传统的陶瓷应用氧化铍陶瓷也可以满足,但在这些新兴的高端领域,其他的陶瓷材料可能就在性能上显得“捉襟见肘”,无法满足一些特殊要求了。

目前氧化铍陶瓷在民用市场仍是一种相对陌生的材料,它的优良性能还未得到足够的挖掘和应用,但小编相信,随着科技的飞速发展,各类高新产业迫切需求创新突破,而材料对于产品性能的提升至为关键,氧化铍陶瓷的“一身本领”终将会大放异彩!