2024年3月28日发(作者：睦芸熙)
6
Domestic advanced
ceramics and opportunities and challenges
国内先进陶瓷状况与发展机遇和挑战
谢志鹏
1
范彬彬
2
随着现代科学技术的高速发展，迫
切要求研制与发展具有特殊性能的新一
代先进陶瓷材料。这是因为先进陶瓷具
有高强度、高硬度、耐高温、耐腐蚀以
及优异的电学性能、光学性能、化学稳
定性和生物相容性等优点，从而在航天
航空、国防军工、机械化工、生物医疗、
信息电子、核电与新能源等领域得到越
来越多的应用，已成为国家某些重大工
程和尖端技术中不可或缺的关键材料，
因此具有重要的科学价值和国家战略意
义。
近二十年来，在国家重大工程和尖
端技术中对陶瓷材料及其制备技术也提
出了更高的要求和挑战。例如航天工业
火箭发射中液氢液氧涡轮泵用的Si
3
N
4
陶瓷轴承在无润滑状态下高速运转、激
光武器需使用大尺寸大功率Nd-YAG激
光透明陶瓷、地球卫星对地监测使用的
SiC陶瓷反射镜、大规模集成电路用高
导热AlN陶瓷基板、减少汽车尾气污染
的蜂窝陶瓷催化剂载体、智能终端产品
和油电混动车用小型化和高频化MLCC
等。
这些例子充分显示了新一代先进陶
瓷材料对现代科学技术发展至关重要。
特别是近年来由于各种高纯氧化物、氮
化物、碳化物和硼化
物陶瓷的快速发展，
加快了国内对先进陶
瓷的研发及量产步
伐，尽量缩小与世界
先进陶瓷发达国家的
差距。本文结合国内
先进陶瓷发展现状，
剖析了产业分布及产
品应用状况，指出了
国内先进陶瓷行业目
前所面临的问题、机
图1 国内先进陶瓷产业分布
遇与挑战。
1、国内先进陶瓷研发与产业分布
浙江、河南、河北等地，其中广东、江
国内从事先进陶瓷研究与开发的高
苏、山东三省的先进陶瓷产业集中度高，
等院校和科研院所已达100多个单位，
在技术和产品方面具有竞争力，图1为
如清华大学、中科院上海硅酸盐研究所、
国内结构陶瓷代表性企业分布图。
哈尔滨工业大学、西北工业大学和武汉
广东先进陶瓷产业占据优势地位，
理工大学等，为企业发展在一定程度上
特别是在功能陶瓷和中高端结构陶瓷与
提供了技术支撑。这些单位研制的透明
生物陶瓷领域，已拥有六家先进陶瓷上
透波陶瓷、激光陶瓷、超高温陶瓷、陶
市公司。深圳、佛山、潮州、东莞等地
瓷切削刀具、高温陶瓷基复合材料及其
区的先进陶瓷企业借助与香港和海外联
他功能陶瓷材料的性能都接近或达到国
系便捷优势，其先进陶瓷材料及零部件
际先进水平，许多技术和产品已实现产
制造上在国内处于领先地位，如光通讯
业化。
陶瓷插芯、手机陶瓷背板、电子封装陶
国内先进陶瓷产业分布主要集中在
瓷基板、片式陶瓷电容器、片式陶瓷电
广东、江苏、山东，以及江西、湖南、
感器、5G微波介质陶瓷、精密陶瓷零部
7
2021·6期·总196期
总产值近百亿元。
山东的淄博和潍坊为工业陶瓷
聚集区，拥有100余家工业陶瓷企
业和五大类工业陶瓷产品，包括耐
磨陶瓷内衬、环保陶瓷、陶瓷缸套
和球阀、透波石英陶瓷和Si
3
N
4
陶瓷、
反应烧结SiC陶瓷。山东潍坊集中
了我国80%以上的反应烧结SiC陶
瓷产品，产值数十亿，产品品种数
百种、不但满足国内需求还大量出
图2 2019年部分国内先进陶瓷上市公司销售情况
陶瓷管和理化瓷的产地，产品主要有
Al
2
O
3
陶瓷管、热电偶保护管、高温炉件、
绝缘瓷件等，除了满足国内市场还出口
到欧美和韩国等亚洲国家。集中了一批
像唐山陶瓷集团工业试验厂、唐山科硕
特陶制造等有影响力的企业。
河南郑州及周边地区依然是Al
2
O
3
陶瓷粉末及制品的重要产地，产业规模
达到数十亿，集中了一批像中国铝业郑
州研究院、河南济源兄弟材料等有影响
力的企业。河南焦作则集中了一批ZrO
2
陶瓷粉末和制品的企业，如焦作市维纳
科技、焦作李封工业等公司。
江西景德镇作为中国瓷都，在Al
2
O
3
电真空管壳及新能源汽车绝缘瓷件的生
产企业较为集中，如景德镇景龙特陶、
景华特陶、海川特陶和品安特陶等企业，
其工艺技术主要来自原国营九九九厂。
此外还有一些压电陶瓷、蜂窝陶瓷、B
4
C
防弹陶瓷、ZrO
2
陶瓷插芯、滑石瓷的精
密陶瓷企业。图3为景德镇景龙特陶的
Al
2
O
3
真空灭弧室产品。江西萍乡在化学
工业陶瓷、耐磨陶瓷、环保过滤陶瓷膜
和高压电瓷等方面聚集度高，是我国化
工陶瓷和高压电瓷的重要产地，涌现出
一批有规模有影响力的企业，如萍乡龙
口到美国和欧洲等国家。山东先进
陶瓷代表性企业有山东国瓷、山东
件等占据了高附加值工业陶瓷产品的很
大市场。目前大约有100多家企业，包
括潮州三环、顺络电子、东方锆业、广
东佛陶所等有一定国际竞争力的公司，
还有一批在结构陶瓷精密成型与加工上
有特色的中小型企业。图2为广东和山
东部分先进陶瓷上市公司的销售情况。
江苏的宜兴、苏州、常州等地在精
密纺织陶瓷、化工用结构陶瓷、汽车尾
气净化用蜂窝陶瓷、环保陶瓷、以及陶
瓷轴承和陶瓷滤波器等领域具有优势，
代表企业有宜兴非金属化工机械厂、宜
兴九荣特种陶瓷、国瓷江苏金盛和江
苏陶瓷研究所等。其中宜兴地区的精细
陶瓷产业已形成较大的生产规模，从
单一的Al
2
O
3
材料发展到现在的Al
2
O
3
、
ZrO
2
、MgO、TiO
2
、SiC、Si
3
N
4
、BN、滑石
瓷和堇青石等多种材料；产品的应用范
围也大大扩展，不仅大量出口，而且国
内市场的占有率也较高，涵盖了许多工
业领域，如纺织机械、电子工业、化工
冶金、生物环保、5G通信等。宜兴纺织
机械陶瓷和汽车尾气净化蜂窝陶瓷在国
内占有优势和领先水平，全市工业陶瓷
工陶院、硅苑科技、淄博华创、潍坊华
美等，其中山东国瓷在高性能氧化物纳
米陶瓷粉体（如BaTiO
3
、ZrO
2
、Al
2
O
3
）
方面已达到国际先进水平，产品销往国
内外。
湖南的娄底市和新化县是我国
Al
2
O
3
电子陶瓷、Al
2
O
3
精密瓷件及滑石
瓷的主要产地，集中了近百家企业。产
品涵盖了用于温控器的95Al
2
O
3
或滑石
瓷、电光源陶瓷系列、耐热陶瓷系列、
水滑片陶瓷系列、新能源汽车用陶瓷继
电器外壳等，涌现了像娄底安地亚斯电
子陶瓷和湖南美程陶瓷科技这样为比亚
迪等新能源汽车提供系列绝缘电子陶瓷
的企业，以及湖南新化鑫星电子陶瓷
这样的国内最大的陶瓷水滑片生产龙
头企业，此外，湖南醴陵在高压电瓷
和精密陶瓷方面也形成了一定的产业
群，集中了一批像湖南醴陵特种电瓷
电器、醴陵华鑫电瓷电器、湖南株洲
湘火炬火花塞公司是全国最大陶瓷火
花塞制造企业，产品销往国内外。
河北唐山依然是我国各种Al
2
O
3
图3 江西景龙特陶Al
2
O
3
真空灭弧室
8
发实业、中材江西电瓷电气等，其产品
在国内外市场占据较高份额。此外，还
有上百家中小陶瓷企业。
2、国内先进陶瓷产业化应用状况
伴随着我国先进陶瓷材料制备技
术的进步和市场的强劲需求，先进陶瓷
产业呈现出良好的发展态势，应用领域
越来越广阔，不仅在化工冶金、机械制
造、电力电子、能源环保等传统工业领
域得到广泛应用，而且在我国航天航空、
深空探测、现代通讯、消费电子和国防
军工等尖端技术领域获得愈来愈多的应
用。
2.1 机械化工领域
我国作为机械工业中广泛使用陶
瓷密封件的最大生产国，主要采用耐
磨和抗腐蚀性能优异的SiC、SiC/C、
Al
2
O
3
、Si
3
N
4
陶瓷材料，特别是近几年
通过常压烧结亚微米SiC粉末制成的细
晶单相SiC产品，具有出色的抗腐蚀性，
已在化工厂、炼油厂、离心机、水动涡
轮和油井的大型泵上应用。SiC陶瓷滑
动密封环即使在更小型的应用上也能保
证安全和长效，如汽车上的燃油泵和冷
却水泵等。国内代表性企业有郑州华硕、
上海华硕、浙江东新和北京中兴实强等，
行业产值已达数十亿余元。
在石油、化工、电力和冶金等工
业领域中，需要大量的阀门。近年来许
多单位在陶瓷阀门的研制与生产上日趋
成熟，产量和应用范围不断扩大，涌现
一批陶瓷阀门的专业厂家，如福建智胜
特陶、东莞信柏、天津圣凯阀门和山东
硅苑等公司。产品不但满足国内市场的
需求，还有不少出口。陶瓷阀门的材料
包括Al
2
O
3
、ZrO
2
、ZTA和SiC等陶瓷，
用于高温烟气脱硫、气固分离、污水净
常见的种类有球阀、闸阀和碟阀等。目
化的过滤陶瓷或陶瓷过滤膜产品快速发
图4 新能源汽车用Al
2
O
3
绝缘电子陶瓷产品
前山东淄博华创是最大的陶瓷缸套生产
展，国内已有江苏久吾高科、山东工陶
企业，产品除了满足国内油田使用，还
院、宜兴化机厂等数十家企业生产各类
出口到美国和中东等国家。
陶瓷过滤膜管和组件，甚至到污水处理
2.2新能源汽车与环保领域
和高温烟气处理的环保工程承包的整体
随着新能源汽车行业的快速发展，
服务。
诸如继电器外壳、动力电池密封连接器
2.3通信与消费电子领域
和陶瓷熔断器等Al
2
O
3
绝缘陶瓷产品需
微波介质陶瓷广泛应用于微波谐
求大幅增加，这些产品常具备固定、支
振器、滤波器、振荡器、电容器及微波
撑、隔离、保护及连接等作用，图4示
基板等，是移动通讯、卫星通讯、全球
出了具体产品。高压高电流的电路在断
卫星定位系统、蓝牙技术及无线局域网
闭时会产生电弧，此时受到陶瓷继电器
等现代微波通讯的关键材料。介质谐振
外壳的冷却和表面吸附作用，使产生的
器和滤波器是用量最大的微波介质陶瓷
电弧迅速熄灭，从而杜绝汽车电路因电
器件，目前，我国是移动通信用微波介
弧引发的短路起火。目前，生产新能源
质谐振器和滤波器的最大市场。近年来，
汽车和电真空用的Al
2
O
3
绝缘陶瓷主要
微波陶瓷器件正向片式化、微型化甚至
分布在江西景德镇、湖南娄底等地。
集成化方向发展。国内知名企业有江苏
随着我国环境污染面临的压力，
灿勤科技、苏州艾福电子、广东国华新
9
2021·6期·总196期
材料、苏州东山精密制造和浙江嘉康电子等。
伴随我国快速发展的智能手机产业，新一代高性能纳米
ZrO
2
陶瓷已在手机外壳和指纹识别中获得应有。几年前华为
公司在全球第一个发布了采用高性能的黑色纳米ZrO
2
陶瓷外
壳手机P7，近两年小米、OPPO、三星等知名品牌手机的先后
采用各种颜色的纳米ZrO
2
陶瓷背板。最新发展起来的指纹识
别智能手机，需采用0.15mm的纳米陶瓷薄片替代传统的玻
璃材料。目前国内潮州三环和东莞信柏等公司已形成规模化
生产，供应国内外大品牌手机厂商，如苹果，三星和华为。
随着5G商用时代到来，纳米ZrO
2
陶瓷背板成为最佳备选材料，
目前中国走在前面，全球90%以上的陶瓷背板由中国制造。
2.4航空航天领域
连续碳纤维增韧SiC陶瓷基复合材料，是先进航空航天
器制造能力的战略性新型先进陶瓷材料。目前近二十种这类
材料的构件应用于航空发动机、液体火箭发动机和固体火箭
发动机等。液体火箭发动机中使用的Cf/SiC喷管，国内西
工大、国防科大和中科院上硅所是最早研发成功的。另外一
类重要的航空材料是碳纤维/碳复合材料，这种C/C复合材
料首先是由碳纤维制成多孔隙的预制体，然后采用浸渍树脂
炭化，或者采用CVD/CVI的方式将多孔预制体中孔隙填充而
获得的，采用C/C复合材料制备的飞机刹车盘，目前中南大
学及博云公司已形成了规模生产的能力。
3、我国先进陶瓷面临的问题、机遇和挑战
（1）MLCC电子陶瓷高端元器件还被国外垄断
MLCC在国际电子制造业中 占据越来越重要的位置，尤
其是随着消费类电子产品、通信、网络、汽车、工业和国防
终端客户的需求日益增多，全球市场达到百亿美元，并以
每年10%～15%的速度增长。日本是MLCC的生产大国，日
本村田、京瓷、太阳诱电株式会社和TDK-EPC，韩国的三星
电机，我国台湾地区的华新科技和国巨等公司都是全球著名
的 MLCC生产企业。MLCC的主流发展趋势是小型化、大容量、
薄层化、碱金属化、高可靠性；单层陶瓷膜已达到0.5μm。
（2）高性能微波介质陶瓷及元器件还有差距
微波介质陶瓷广泛应用于移动通信、导航、全球卫星
系统、雷达、蓝牙技术及无线局域网等领域。由于构成微波
介质陶瓷的滤波器、谐振器和振荡器等元器件在5G网络中
被广泛使用，其质量在很大程度上决定了微波通信产品的最
终性能、尺寸极限与成本。低损耗、高稳定性和可调制的
微波电磁介质材料是如今国际上的核心技术，目前微波介质
材料和器件的生产水平以日本村田、京瓷和TDK-EPC，美国
Trans-Tech等公司为最高。国内武汉凡谷、大富科技、深圳
顺络和江苏灿勤等企业与国际知名大企业相比较，但在技术
水平、产品品种和生产规模上仍有较大差距。
（3）易烧结细晶Al
2
O
3
粉体及高端Al
2
O
3
制品
许多高端的Al
2
O
3
陶瓷产品,如Al
2
O
3
体系的生物陶瓷、
陶瓷基板、耐磨纺织瓷件和电子真空瓷件等所使用的Al
2
O
3
粉末还依赖从日本、德国和美国进口。特别是制备Al
2
O
3
含
量为99.5%、99.7%、99.8%、99.9%的晶粒细小、结构均匀、
机电性能和耐磨性好Al
2
O
3
陶瓷零部件。国内厂家在Al
2
O
3
粉
末的杂质含量控制、烧结活性，特别是烧结成瓷后的显微结
构均匀性和材料性能上还具有差距。
（4）高纯度高活性AlN、Si
3
N
4
和SiC等陶瓷粉料
高性能AlN、Si
3
N
4
、SiC和B
4
C等非氧化物陶瓷粉末，
国内尚缺乏一流的生产供应商。例如用于制备高强度陶瓷轴
承的Si
3
N
4
粉末主要依赖从日本宇部兴产株式会社进口、半
导体芯片封装用的高导热基板用AlN陶瓷粉主要从日本德山
曹达等公司进口，而高性能的SiC陶瓷粉末还需从法国圣戈
班公司进口，高品质的防弹装甲用B
4
C和超高温陶瓷用ZrB
2
等粉末需从德国等公司进口，特别是核电站中
子吸收用的核级B
4
C原料存在较大差距。
（5）高导热AlN和Si
3
N
4
陶瓷基板
随着新能源汽车、高铁、风力发电和5G基站的快速发展，
这些新产业中所用的大功率IGBT模块对最新一代的高导热
高强度的AlN和Si
3
N
4
陶瓷基板需求巨大，仅株洲中车集团
每年需求量就达500万片。日本京瓷和美国罗杰斯等公司都
可批量生产和提供覆铜刻蚀的Si
3
N
4
陶瓷基板。国内起步较
晚，但近几年大学、研究机构和一些企业都在加快研发并取
得较大进展，其导热率＞90W•m
-1
•K
-1
，抗弯强度＞700MPa，
断裂韧性＞6.5MPa•m
1/2
，但距产业化还有一定差距。同时，
国内的陶瓷基板覆铜技术尚不能完全达到对覆铜板的严格考
10
核，产品以进口为主。
（6）生物陶瓷髋关节
生物陶瓷髋关节市场需求巨大，全球平均每2分钟就有
一例陶瓷髋关节置换手术，对该材料性能和可靠性要求非常
高，使用寿命可达20年以上。目前，陶瓷髋关节主要由德
国赛琅泰克和日本京瓷等公司生产，国内每年需进口数十万
套。德国赛琅泰克生产的ZrO
2
和SrAl
12-x
CrxO
19
板状晶协同
增强增韧Al
2
O
3
基复相陶瓷材料，其抗弯强度和断裂韧性分
别达到1380MPa和6.5 MPa•m
1/2
。
（7）长寿命高耐磨陶瓷轴承球和轴承
在航天发动机、风力发电和数控机床等高端装备所使
用的陶瓷轴承，不但要求高的力学性能和热学性能，而且还
需优异的耐磨性、可靠性和长寿命。目前国产的Si
3
N
4
陶瓷
轴承球与日本东芝还有明显差距，与著名的瑞典SKF、德国
FAG和日本KOYO等轴承公司相比，我国的轴承还处于产业链
的中低端，像风电和数控机床等高端产品还依赖进口。
（8）切削金属用陶瓷或金属陶瓷刀头
在汽车、冶金、航天航空领域的机械加工中大量使用
陶瓷刀头，据统计市场需求达数十亿元，目前大量进口。
陶瓷刀具材料包括Al
2
O
3
基、Si
3
N
4
基、Sialon陶瓷、ZTA和
Ti(N,C)体系等，要求具有高硬度、高强度和高可靠性。目
前国内企业只能生产少量非氧化物陶瓷刀具，像汽车产业加
工用量巨大的氧化物陶瓷刀具还依赖从瑞典Sandvik、日本
京瓷和NTK、德国CeramTec等公司进口。
（9）大尺寸透明透波陶瓷
在军工国防用到的透明和透红外线陶瓷材料，如Y
2
O
3
、
MgO、AlON、MgAl
2
O
4
陶瓷以及具有激光特性的Nd:YAG透明
陶瓷。目前我国的技术还限于制备小尺寸产品，而像美国
surmet等公司已可制备0.5m以上的大尺寸透明透波陶瓷，
我国无论在工艺技术和装备上与其均有差距。
（10）半导体晶圆产线上陶瓷治具与CVD加热盘
半导体晶圆生产线上需要使用到大量的陶瓷结构件，如
陶瓷盘、陶瓷手臂、陶瓷环和保持架等，涵盖了Al
2
O
3
、AlN
和SiC等多种陶瓷材料，要求材料纯度高、致密均匀、产品
加工精度和光洁度极高。国内只有少数几家企业提供部分这
类产品，像高端的AlN和SiC陶瓷备件还得依赖进口。特别
是半导体CVD设备中所需AlN和SiC陶瓷加热盘与卡盘。
4、结 语
全球先进陶瓷产业已达到数万亿级的市场规模，中国企
业累计在数千亿级，仅占全球10%～15%，还有很大的上升
空间。无论是中国市场和国际市场对先进陶瓷粉体与产品需
求依然强劲，中国先进陶瓷企业仍然具有很多发展机会和潜
力。
特别是近几年随着我国5G基站、5G通信、新能源汽车、
消费电子、生物医疗、轨道交通、半导体芯片与封装、机器
人与人工智能、工业互联网的加速发展，对电子功能陶瓷、
高性能结构陶瓷、生物陶瓷、纳米陶瓷粉体、高端电子陶瓷
元器件和机构陶瓷零部件需求巨大，中国已成为全球最大的
先进陶瓷市场。
2021年始，先进陶瓷产业将迎来一个新的爆发增长期，
这也为我国先进陶瓷的新材料、新产品、新技术的研发和产
业化带来新的机遇。
(作者1系清华大学新型陶瓷与精细工艺国家重点
实验室 博士、教授）
(作者2系景德镇陶瓷大学材料科学与工程学院）
2024年3月28日发(作者：睦芸熙)
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Domestic advanced
ceramics and opportunities and challenges
国内先进陶瓷状况与发展机遇和挑战
谢志鹏
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范彬彬
2
随着现代科学技术的高速发展，迫
切要求研制与发展具有特殊性能的新一
代先进陶瓷材料。这是因为先进陶瓷具
有高强度、高硬度、耐高温、耐腐蚀以
及优异的电学性能、光学性能、化学稳
定性和生物相容性等优点，从而在航天
航空、国防军工、机械化工、生物医疗、
信息电子、核电与新能源等领域得到越
来越多的应用，已成为国家某些重大工
程和尖端技术中不可或缺的关键材料，
因此具有重要的科学价值和国家战略意
义。
近二十年来，在国家重大工程和尖
端技术中对陶瓷材料及其制备技术也提
出了更高的要求和挑战。例如航天工业
火箭发射中液氢液氧涡轮泵用的Si
3
N
4
陶瓷轴承在无润滑状态下高速运转、激
光武器需使用大尺寸大功率Nd-YAG激
光透明陶瓷、地球卫星对地监测使用的
SiC陶瓷反射镜、大规模集成电路用高
导热AlN陶瓷基板、减少汽车尾气污染
的蜂窝陶瓷催化剂载体、智能终端产品
和油电混动车用小型化和高频化MLCC
等。
这些例子充分显示了新一代先进陶
瓷材料对现代科学技术发展至关重要。
特别是近年来由于各种高纯氧化物、氮
化物、碳化物和硼化
物陶瓷的快速发展，
加快了国内对先进陶
瓷的研发及量产步
伐，尽量缩小与世界
先进陶瓷发达国家的
差距。本文结合国内
先进陶瓷发展现状，
剖析了产业分布及产
品应用状况，指出了
国内先进陶瓷行业目
前所面临的问题、机
图1 国内先进陶瓷产业分布
遇与挑战。
1、国内先进陶瓷研发与产业分布
浙江、河南、河北等地，其中广东、江
国内从事先进陶瓷研究与开发的高
苏、山东三省的先进陶瓷产业集中度高，
等院校和科研院所已达100多个单位，
在技术和产品方面具有竞争力，图1为
如清华大学、中科院上海硅酸盐研究所、
国内结构陶瓷代表性企业分布图。
哈尔滨工业大学、西北工业大学和武汉
广东先进陶瓷产业占据优势地位，
理工大学等，为企业发展在一定程度上
特别是在功能陶瓷和中高端结构陶瓷与
提供了技术支撑。这些单位研制的透明
生物陶瓷领域，已拥有六家先进陶瓷上
透波陶瓷、激光陶瓷、超高温陶瓷、陶
市公司。深圳、佛山、潮州、东莞等地
瓷切削刀具、高温陶瓷基复合材料及其
区的先进陶瓷企业借助与香港和海外联
他功能陶瓷材料的性能都接近或达到国
系便捷优势，其先进陶瓷材料及零部件
际先进水平，许多技术和产品已实现产
制造上在国内处于领先地位，如光通讯
业化。
陶瓷插芯、手机陶瓷背板、电子封装陶
国内先进陶瓷产业分布主要集中在
瓷基板、片式陶瓷电容器、片式陶瓷电
广东、江苏、山东，以及江西、湖南、
感器、5G微波介质陶瓷、精密陶瓷零部
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2021·6期·总196期
总产值近百亿元。
山东的淄博和潍坊为工业陶瓷
聚集区，拥有100余家工业陶瓷企
业和五大类工业陶瓷产品，包括耐
磨陶瓷内衬、环保陶瓷、陶瓷缸套
和球阀、透波石英陶瓷和Si
3
N
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陶瓷、
反应烧结SiC陶瓷。山东潍坊集中
了我国80%以上的反应烧结SiC陶
瓷产品，产值数十亿，产品品种数
百种、不但满足国内需求还大量出
图2 2019年部分国内先进陶瓷上市公司销售情况
陶瓷管和理化瓷的产地，产品主要有
Al
2
O
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陶瓷管、热电偶保护管、高温炉件、
绝缘瓷件等，除了满足国内市场还出口
到欧美和韩国等亚洲国家。集中了一批
像唐山陶瓷集团工业试验厂、唐山科硕
特陶制造等有影响力的企业。
河南郑州及周边地区依然是Al
2
O
3
陶瓷粉末及制品的重要产地，产业规模
达到数十亿，集中了一批像中国铝业郑
州研究院、河南济源兄弟材料等有影响
力的企业。河南焦作则集中了一批ZrO
2
陶瓷粉末和制品的企业，如焦作市维纳
科技、焦作李封工业等公司。
江西景德镇作为中国瓷都，在Al
2
O
3
电真空管壳及新能源汽车绝缘瓷件的生
产企业较为集中，如景德镇景龙特陶、
景华特陶、海川特陶和品安特陶等企业，
其工艺技术主要来自原国营九九九厂。
此外还有一些压电陶瓷、蜂窝陶瓷、B
4
C
防弹陶瓷、ZrO
2
陶瓷插芯、滑石瓷的精
密陶瓷企业。图3为景德镇景龙特陶的
Al
2
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真空灭弧室产品。江西萍乡在化学
工业陶瓷、耐磨陶瓷、环保过滤陶瓷膜
和高压电瓷等方面聚集度高，是我国化
工陶瓷和高压电瓷的重要产地，涌现出
一批有规模有影响力的企业，如萍乡龙
口到美国和欧洲等国家。山东先进
陶瓷代表性企业有山东国瓷、山东
件等占据了高附加值工业陶瓷产品的很
大市场。目前大约有100多家企业，包
括潮州三环、顺络电子、东方锆业、广
东佛陶所等有一定国际竞争力的公司，
还有一批在结构陶瓷精密成型与加工上
有特色的中小型企业。图2为广东和山
东部分先进陶瓷上市公司的销售情况。
江苏的宜兴、苏州、常州等地在精
密纺织陶瓷、化工用结构陶瓷、汽车尾
气净化用蜂窝陶瓷、环保陶瓷、以及陶
瓷轴承和陶瓷滤波器等领域具有优势，
代表企业有宜兴非金属化工机械厂、宜
兴九荣特种陶瓷、国瓷江苏金盛和江
苏陶瓷研究所等。其中宜兴地区的精细
陶瓷产业已形成较大的生产规模，从
单一的Al
2
O
3
材料发展到现在的Al
2
O
3
、
ZrO
2
、MgO、TiO
2
、SiC、Si
3
N
4
、BN、滑石
瓷和堇青石等多种材料；产品的应用范
围也大大扩展，不仅大量出口，而且国
内市场的占有率也较高，涵盖了许多工
业领域，如纺织机械、电子工业、化工
冶金、生物环保、5G通信等。宜兴纺织
机械陶瓷和汽车尾气净化蜂窝陶瓷在国
内占有优势和领先水平，全市工业陶瓷
工陶院、硅苑科技、淄博华创、潍坊华
美等，其中山东国瓷在高性能氧化物纳
米陶瓷粉体（如BaTiO
3
、ZrO
2
、Al
2
O
3
）
方面已达到国际先进水平，产品销往国
内外。
湖南的娄底市和新化县是我国
Al
2
O
3
电子陶瓷、Al
2
O
3
精密瓷件及滑石
瓷的主要产地，集中了近百家企业。产
品涵盖了用于温控器的95Al
2
O
3
或滑石
瓷、电光源陶瓷系列、耐热陶瓷系列、
水滑片陶瓷系列、新能源汽车用陶瓷继
电器外壳等，涌现了像娄底安地亚斯电
子陶瓷和湖南美程陶瓷科技这样为比亚
迪等新能源汽车提供系列绝缘电子陶瓷
的企业，以及湖南新化鑫星电子陶瓷
这样的国内最大的陶瓷水滑片生产龙
头企业，此外，湖南醴陵在高压电瓷
和精密陶瓷方面也形成了一定的产业
群，集中了一批像湖南醴陵特种电瓷
电器、醴陵华鑫电瓷电器、湖南株洲
湘火炬火花塞公司是全国最大陶瓷火
花塞制造企业，产品销往国内外。
河北唐山依然是我国各种Al
2
O
3
图3 江西景龙特陶Al
2
O
3
真空灭弧室
8
发实业、中材江西电瓷电气等，其产品
在国内外市场占据较高份额。此外，还
有上百家中小陶瓷企业。
2、国内先进陶瓷产业化应用状况
伴随着我国先进陶瓷材料制备技
术的进步和市场的强劲需求，先进陶瓷
产业呈现出良好的发展态势，应用领域
越来越广阔，不仅在化工冶金、机械制
造、电力电子、能源环保等传统工业领
域得到广泛应用，而且在我国航天航空、
深空探测、现代通讯、消费电子和国防
军工等尖端技术领域获得愈来愈多的应
用。
2.1 机械化工领域
我国作为机械工业中广泛使用陶
瓷密封件的最大生产国，主要采用耐
磨和抗腐蚀性能优异的SiC、SiC/C、
Al
2
O
3
、Si
3
N
4
陶瓷材料，特别是近几年
通过常压烧结亚微米SiC粉末制成的细
晶单相SiC产品，具有出色的抗腐蚀性，
已在化工厂、炼油厂、离心机、水动涡
轮和油井的大型泵上应用。SiC陶瓷滑
动密封环即使在更小型的应用上也能保
证安全和长效，如汽车上的燃油泵和冷
却水泵等。国内代表性企业有郑州华硕、
上海华硕、浙江东新和北京中兴实强等，
行业产值已达数十亿余元。
在石油、化工、电力和冶金等工
业领域中，需要大量的阀门。近年来许
多单位在陶瓷阀门的研制与生产上日趋
成熟，产量和应用范围不断扩大，涌现
一批陶瓷阀门的专业厂家，如福建智胜
特陶、东莞信柏、天津圣凯阀门和山东
硅苑等公司。产品不但满足国内市场的
需求，还有不少出口。陶瓷阀门的材料
包括Al
2
O
3
、ZrO
2
、ZTA和SiC等陶瓷，
用于高温烟气脱硫、气固分离、污水净
常见的种类有球阀、闸阀和碟阀等。目
化的过滤陶瓷或陶瓷过滤膜产品快速发
图4 新能源汽车用Al
2
O
3
绝缘电子陶瓷产品
前山东淄博华创是最大的陶瓷缸套生产
展，国内已有江苏久吾高科、山东工陶
企业，产品除了满足国内油田使用，还
院、宜兴化机厂等数十家企业生产各类
出口到美国和中东等国家。
陶瓷过滤膜管和组件，甚至到污水处理
2.2新能源汽车与环保领域
和高温烟气处理的环保工程承包的整体
随着新能源汽车行业的快速发展，
服务。
诸如继电器外壳、动力电池密封连接器
2.3通信与消费电子领域
和陶瓷熔断器等Al
2
O
3
绝缘陶瓷产品需
微波介质陶瓷广泛应用于微波谐
求大幅增加，这些产品常具备固定、支
振器、滤波器、振荡器、电容器及微波
撑、隔离、保护及连接等作用，图4示
基板等，是移动通讯、卫星通讯、全球
出了具体产品。高压高电流的电路在断
卫星定位系统、蓝牙技术及无线局域网
闭时会产生电弧，此时受到陶瓷继电器
等现代微波通讯的关键材料。介质谐振
外壳的冷却和表面吸附作用，使产生的
器和滤波器是用量最大的微波介质陶瓷
电弧迅速熄灭，从而杜绝汽车电路因电
器件，目前，我国是移动通信用微波介
弧引发的短路起火。目前，生产新能源
质谐振器和滤波器的最大市场。近年来，
汽车和电真空用的Al
2
O
3
绝缘陶瓷主要
微波陶瓷器件正向片式化、微型化甚至
分布在江西景德镇、湖南娄底等地。
集成化方向发展。国内知名企业有江苏
随着我国环境污染面临的压力，
灿勤科技、苏州艾福电子、广东国华新
9
2021·6期·总196期
材料、苏州东山精密制造和浙江嘉康电子等。
伴随我国快速发展的智能手机产业，新一代高性能纳米
ZrO
2
陶瓷已在手机外壳和指纹识别中获得应有。几年前华为
公司在全球第一个发布了采用高性能的黑色纳米ZrO
2
陶瓷外
壳手机P7，近两年小米、OPPO、三星等知名品牌手机的先后
采用各种颜色的纳米ZrO
2
陶瓷背板。最新发展起来的指纹识
别智能手机，需采用0.15mm的纳米陶瓷薄片替代传统的玻
璃材料。目前国内潮州三环和东莞信柏等公司已形成规模化
生产，供应国内外大品牌手机厂商，如苹果，三星和华为。
随着5G商用时代到来，纳米ZrO
2
陶瓷背板成为最佳备选材料，
目前中国走在前面，全球90%以上的陶瓷背板由中国制造。
2.4航空航天领域
连续碳纤维增韧SiC陶瓷基复合材料，是先进航空航天
器制造能力的战略性新型先进陶瓷材料。目前近二十种这类
材料的构件应用于航空发动机、液体火箭发动机和固体火箭
发动机等。液体火箭发动机中使用的Cf/SiC喷管，国内西
工大、国防科大和中科院上硅所是最早研发成功的。另外一
类重要的航空材料是碳纤维/碳复合材料，这种C/C复合材
料首先是由碳纤维制成多孔隙的预制体，然后采用浸渍树脂
炭化，或者采用CVD/CVI的方式将多孔预制体中孔隙填充而
获得的，采用C/C复合材料制备的飞机刹车盘，目前中南大
学及博云公司已形成了规模生产的能力。
3、我国先进陶瓷面临的问题、机遇和挑战
（1）MLCC电子陶瓷高端元器件还被国外垄断
MLCC在国际电子制造业中 占据越来越重要的位置，尤
其是随着消费类电子产品、通信、网络、汽车、工业和国防
终端客户的需求日益增多，全球市场达到百亿美元，并以
每年10%～15%的速度增长。日本是MLCC的生产大国，日
本村田、京瓷、太阳诱电株式会社和TDK-EPC，韩国的三星
电机，我国台湾地区的华新科技和国巨等公司都是全球著名
的 MLCC生产企业。MLCC的主流发展趋势是小型化、大容量、
薄层化、碱金属化、高可靠性；单层陶瓷膜已达到0.5μm。
（2）高性能微波介质陶瓷及元器件还有差距
微波介质陶瓷广泛应用于移动通信、导航、全球卫星
系统、雷达、蓝牙技术及无线局域网等领域。由于构成微波
介质陶瓷的滤波器、谐振器和振荡器等元器件在5G网络中
被广泛使用，其质量在很大程度上决定了微波通信产品的最
终性能、尺寸极限与成本。低损耗、高稳定性和可调制的
微波电磁介质材料是如今国际上的核心技术，目前微波介质
材料和器件的生产水平以日本村田、京瓷和TDK-EPC，美国
Trans-Tech等公司为最高。国内武汉凡谷、大富科技、深圳
顺络和江苏灿勤等企业与国际知名大企业相比较，但在技术
水平、产品品种和生产规模上仍有较大差距。
（3）易烧结细晶Al
2
O
3
粉体及高端Al
2
O
3
制品
许多高端的Al
2
O
3
陶瓷产品,如Al
2
O
3
体系的生物陶瓷、
陶瓷基板、耐磨纺织瓷件和电子真空瓷件等所使用的Al
2
O
3
粉末还依赖从日本、德国和美国进口。特别是制备Al
2
O
3
含
量为99.5%、99.7%、99.8%、99.9%的晶粒细小、结构均匀、
机电性能和耐磨性好Al
2
O
3
陶瓷零部件。国内厂家在Al
2
O
3
粉
末的杂质含量控制、烧结活性，特别是烧结成瓷后的显微结
构均匀性和材料性能上还具有差距。
（4）高纯度高活性AlN、Si
3
N
4
和SiC等陶瓷粉料
高性能AlN、Si
3
N
4
、SiC和B
4
C等非氧化物陶瓷粉末，
国内尚缺乏一流的生产供应商。例如用于制备高强度陶瓷轴
承的Si
3
N
4
粉末主要依赖从日本宇部兴产株式会社进口、半
导体芯片封装用的高导热基板用AlN陶瓷粉主要从日本德山
曹达等公司进口，而高性能的SiC陶瓷粉末还需从法国圣戈
班公司进口，高品质的防弹装甲用B
4
C和超高温陶瓷用ZrB
2
等粉末需从德国等公司进口，特别是核电站中
子吸收用的核级B
4
C原料存在较大差距。
（5）高导热AlN和Si
3
N
4
陶瓷基板
随着新能源汽车、高铁、风力发电和5G基站的快速发展，
这些新产业中所用的大功率IGBT模块对最新一代的高导热
高强度的AlN和Si
3
N
4
陶瓷基板需求巨大，仅株洲中车集团
每年需求量就达500万片。日本京瓷和美国罗杰斯等公司都
可批量生产和提供覆铜刻蚀的Si
3
N
4
陶瓷基板。国内起步较
晚，但近几年大学、研究机构和一些企业都在加快研发并取
得较大进展，其导热率＞90W•m
-1
•K
-1
，抗弯强度＞700MPa，
断裂韧性＞6.5MPa•m
1/2
，但距产业化还有一定差距。同时，
国内的陶瓷基板覆铜技术尚不能完全达到对覆铜板的严格考
10
核，产品以进口为主。
（6）生物陶瓷髋关节
生物陶瓷髋关节市场需求巨大，全球平均每2分钟就有
一例陶瓷髋关节置换手术，对该材料性能和可靠性要求非常
高，使用寿命可达20年以上。目前，陶瓷髋关节主要由德
国赛琅泰克和日本京瓷等公司生产，国内每年需进口数十万
套。德国赛琅泰克生产的ZrO
2
和SrAl
12-x
CrxO
19
板状晶协同
增强增韧Al
2
O
3
基复相陶瓷材料，其抗弯强度和断裂韧性分
别达到1380MPa和6.5 MPa•m
1/2
。
（7）长寿命高耐磨陶瓷轴承球和轴承
在航天发动机、风力发电和数控机床等高端装备所使
用的陶瓷轴承，不但要求高的力学性能和热学性能，而且还
需优异的耐磨性、可靠性和长寿命。目前国产的Si
3
N
4
陶瓷
轴承球与日本东芝还有明显差距，与著名的瑞典SKF、德国
FAG和日本KOYO等轴承公司相比，我国的轴承还处于产业链
的中低端，像风电和数控机床等高端产品还依赖进口。
（8）切削金属用陶瓷或金属陶瓷刀头
在汽车、冶金、航天航空领域的机械加工中大量使用
陶瓷刀头，据统计市场需求达数十亿元，目前大量进口。
陶瓷刀具材料包括Al
2
O
3
基、Si
3
N
4
基、Sialon陶瓷、ZTA和
Ti(N,C)体系等，要求具有高硬度、高强度和高可靠性。目
前国内企业只能生产少量非氧化物陶瓷刀具，像汽车产业加
工用量巨大的氧化物陶瓷刀具还依赖从瑞典Sandvik、日本
京瓷和NTK、德国CeramTec等公司进口。
（9）大尺寸透明透波陶瓷
在军工国防用到的透明和透红外线陶瓷材料，如Y
2
O
3
、
MgO、AlON、MgAl
2
O
4
陶瓷以及具有激光特性的Nd:YAG透明
陶瓷。目前我国的技术还限于制备小尺寸产品，而像美国
surmet等公司已可制备0.5m以上的大尺寸透明透波陶瓷，
我国无论在工艺技术和装备上与其均有差距。
（10）半导体晶圆产线上陶瓷治具与CVD加热盘
半导体晶圆生产线上需要使用到大量的陶瓷结构件，如
陶瓷盘、陶瓷手臂、陶瓷环和保持架等，涵盖了Al
2
O
3
、AlN
和SiC等多种陶瓷材料，要求材料纯度高、致密均匀、产品
加工精度和光洁度极高。国内只有少数几家企业提供部分这
类产品，像高端的AlN和SiC陶瓷备件还得依赖进口。特别
是半导体CVD设备中所需AlN和SiC陶瓷加热盘与卡盘。
4、结 语
全球先进陶瓷产业已达到数万亿级的市场规模，中国企
业累计在数千亿级，仅占全球10%～15%，还有很大的上升
空间。无论是中国市场和国际市场对先进陶瓷粉体与产品需
求依然强劲，中国先进陶瓷企业仍然具有很多发展机会和潜
力。
特别是近几年随着我国5G基站、5G通信、新能源汽车、
消费电子、生物医疗、轨道交通、半导体芯片与封装、机器
人与人工智能、工业互联网的加速发展，对电子功能陶瓷、
高性能结构陶瓷、生物陶瓷、纳米陶瓷粉体、高端电子陶瓷
元器件和机构陶瓷零部件需求巨大，中国已成为全球最大的
先进陶瓷市场。
2021年始，先进陶瓷产业将迎来一个新的爆发增长期，
这也为我国先进陶瓷的新材料、新产品、新技术的研发和产
业化带来新的机遇。
(作者1系清华大学新型陶瓷与精细工艺国家重点
实验室 博士、教授）
(作者2系景德镇陶瓷大学材料科学与工程学院）