第3次课-特种陶瓷的成型方法
特种陶瓷工艺学——特种陶瓷成型方法
一般排蜡温度为900~1100℃左右，在60～100℃有
一定的恒温时间。 吸附剂：煅烧Al2O3、煅烧MgO、SiO2等
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第三节 可塑法成型
一、挤压成型 原理 将具有可塑性的泥 料，通过挤机嘴成形。 优缺点
污染小，操作易于自动 化，可连续生产，效率高； 坯体收缩大，机嘴加工 精度高。
铸浆压力： 0.3 ～ 0.5MPa 蜡 浆 温 度 ： 65 ～ 75℃ 模 具 温 度 ： 15 ～ 30℃
热 压 铸 机 构 造 示 意 图
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3）高温排蜡
将坯体埋入疏松、惰性的保护粉料之中，升高温
度，使石蜡挥发、燃烧完全，坯体发生部分烧结而
具有一定强度的过程。
造粒方法
喷雾造粒法 冻结造粒法
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一般造粒法
原理：将坯料中加入适当的塑化剂，经混合过筛，得到 一定大小的团粒。
加压造粒
原理：将坯料加入塑化剂，搅拌混合均匀后经预压成块 ，然后破碎过筛而成团粒。
喷雾干燥造粒法
原理：将混合有适量塑化剂的粉料制成料浆(一般用水) ，再用喷雾器喷入造粒塔进行雾化、干燥。
冷冻干燥法
原理：将金属盐水溶液喷雾到低温有机液体中，液体立 即冻结，使冻结物在低温减压条件厂升华，脱水后进行 热分解，从而获得所需要的成型粉料。 Sunny smile
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பைடு நூலகம்
六、 瘠性物料的悬浮
特种陶瓷的料浆悬浮的方法分为两类 ：
1）控制料浆的PH值
可以通过控制料浆的PH值 ，获得悬浮泥浆。
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1、由化学计量式求各种原料有多少摩尔Xi 2、根据分子式求各种原料的摩尔量Mi 3、计算各种纯原料的质量mi＝MiXi 4、将各种原料的质量换算为百分比Ai
特种陶瓷工艺学——特种陶瓷工艺简介
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（2）溶胶-凝胶法 该法是80年代迅速发展起来的新型液相制 备法。此法是将醇盐溶解于有机熔剂中，通过 加入蒸馏水使醇盐水解、聚合．形成溶胶。溶 胶形成后随着水的加入转变为凝胶。凝胶在真 空状态下低温干燥得到疏松的干凝胶。
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再将干凝胶作高温煅烧处理，即可得到氧化 物。此法广泛用于莫来石、堇青石、氧化铝、 氧化锆等氧化物粉末的制备。由于胶体混合 时可使反应物质进行最直接的接触，以达到 最彻底的均匀化，所制得的原料相当均匀， 具有非常窄的颗粒分布，团聚性小。
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采用这种方法能制得颗粒直径在5~100nm范围 的微粉，这种方法适用于制备单一氧化物、复 合物氧化物、碳化物或金属的微粉。使金属在 惰性气体中蒸发-凝聚，通过调节气压，就能 控制生成金属颗粒的大小。
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（2）气相化学反应法 该法以金属、金属化合物等为原料，通过 热源、电子束、激光气化或诱导〃在气相中进 行化学反应，并控制产物的凝聚、生长，从而 合成超微粉末。这种方法生成物的纯度商，颗 粒分散性好，除适用于制备氧化物外，还适用 于制备液相法难于直接合成的氮化物、碳化。 物、硼化物等非氧化物。
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1.液相法 由液相法制备氧化物粉末的基本过程为：
盐溶液
添加沉淀剂 溶剂蒸发
盐或氢氧化物
热分解
粉末
所制得的氧化物粉末的特性取决于沉淀 和热分解两个过程。液相法的特点是：易 控制组成，能合成复合氧化物粉；添加微 量成分很方便，可获得良好的混合均匀性 等。但必须严格控制操作条件，才能使生 成的粉末保持所具有的在离子水平上的化 学均匀性。
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团粒质量较差，大小不一，体积密度小
② 加压造粒法
体积密度较大
③ 喷雾造粒法
质量好，产量大，可连续生产
④ 冻结造粒法
组成均匀，反应性与烧结性良好，主要用于实验
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特种陶瓷 成型
喷雾造粒
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特种陶瓷 成型
喷雾造粒
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特种陶瓷 成型
悬浮问题
为了方便注浆成型，对塑性差、不利于悬浮的瘠性物料， 一般通过表面改性，通常通过在表面吸附活性物质来实现悬浮 的目的。
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特种陶瓷 成型
注浆成型 空心注浆
注浆过程操作实例
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实心注浆
特种陶瓷 成型
离心注浆
压力注浆
① 缩短吸浆时间 ② 减少坯体干燥时的收缩量 ③ 降低坯体脱模后的残留水分
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热压铸成型
主要是利用石蜡料浆加热融化后具有流动性和可塑性，冷却 后能在金属模中凝固成一定形状这一特点来完成的。和注浆成 型相比，要多了排蜡这一工序。
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特种陶瓷 成型
模压具内部后，通过单向或双向加 压，将粉料压制成所需形状。 工艺要求：
注意加压速度和保压时间
干压成型特点工艺简单，操作方便，周期短，效率高，便于实行 自动化生产。此外，坯体密度大，尺寸精确，收缩小，机械强度高， 电性能好。但生产大型坯体时有困难，而且模具磨损大、加工复杂、 成本高，其次加压只能上下加压，压力分布不均，致密度不均，收缩 不均，会产生开裂、分层等现象。
体中某些成分发生还原作用 对制品性能的影响：
塑化剂挥发时会产生一定的气泡，可能 影响坯体性质。
第3章特种陶瓷成型与烧结方法
第3章特种陶瓷成型与烧结方法特种陶瓷是一类具有特殊性能的陶瓷材料，通常用于高温、高压、高耐磨、高绝缘等领域。
特种陶瓷的成型与烧结方法对其最终性能起到决定性的影响。
本章将介绍特种陶瓷的常见成型方法和烧结方法。
特种陶瓷的成型方法主要有浇注成型、压制成型和注射成型。
浇注成型是将特种陶瓷浆料倒入模具中，通过自然沉降或震动使浆料填充到模具的各个角落。
浇注成型适用于形状复杂、尺寸大、精度要求不高的陶瓷制品。
压制成型是将特种陶瓷粉末加入模具中，然后通过机械压力使粉末充分密实，形成所需形状的瓷坯。
压制成型适用于制备形状简单、尺寸小、精度要求高的陶瓷制品。
常见的压制成型方法有干压成型和等静压成型。
干压成型是将特种陶瓷粉末加入模具中，然后通过机械压力进行压制，将粉末压制成所需形状的瓷坯。
干压成型适用于成型粘度较低的陶瓷粉末，常用于制备砖瓦、石材等制品。
等静压成型是将特种陶瓷粉末加入模具中，然后通过高压、高温等条件进行压制，使粉末充分结合，在模具中形成所需形状的瓷坯。
等静压成型适用于高度致密的特种陶瓷制品，如金刚石、硼氮、氧化锆等。
注射成型是将特种陶瓷浆料注入到模具中，然后通过压力使浆料填满整个模具，形成所需形状的瓷坯。
注射成型适用于形状复杂、尺寸小、精度要求高的特种陶瓷制品。
特种陶瓷的烧结方法主要有传统烧结、微波烧结和等离子烧结。
传统烧结是将特种陶瓷瓷坯置于高温炉中，在一定的温度范围内进行长时间的烧结。
传统烧结适用于大多数特种陶瓷材料，可以使陶瓷材料的结合力和致密度得到提高。
微波烧结是利用微波的加热效应，将特种陶瓷瓷坯置于微波场中进行加热和烧结。
微波烧结可以实现快速、均匀的烧结，可以提高特种陶瓷材料的性能。
等离子烧结是利用等离子体的高温、高能量特性，对特种陶瓷瓷坯进行加热和烧结。
等离子烧结可以在较短的时间内实现高温烧结，能够提高特种陶瓷材料的致密度和光滑度。
总之，特种陶瓷的成型与烧结方法对其最终性能起到重要的影响。
特种陶瓷的制备方法
特种陶瓷的制备方法
特种陶瓷是指具有特殊功能和性能的陶瓷材料，常用于高科技领域。
其制备方法主要包括以下几种：
1. 粉末冶金法：将陶瓷原料粉末混合后，在高温下通过压制和烧结等过程将其固化成块状材料。
常见的方法有热等静压、冷等静压、热等静压烧结等。
2. 溶胶-凝胶法：将陶瓷前驱体通过溶胶-凝胶过程进行制备。
首先将溶胶中的金属离子或无机化合物通过水解、缩聚或聚合等反应形成凝胶，然后通过热处理将凝胶转化为陶瓷材料。
3. 化学气相沉积法：通过将气体中的化学物质在高温下分解反应，使分解产物沉积在基底表面形成陶瓷薄膜。
常见的方法有化学气相沉积、热分解和物理气相沉积。
4. 电化学沉积法：在电化学工作电极上通过电化学反应将金属离子还原成金属沉积在基底上形成陶瓷薄膜。
通常包括电化学沉积、电化学离子共沉积等方法。
5. 激光烧结法：利用高能激光束对陶瓷粉末进行加热和烧结，使其瞬间熔融并结合成致密的陶瓷材料。
该方法具有快速、高效、精密的特点，适用于制备复杂形状和高精度的特种陶瓷。
以上是常见的特种陶瓷制备方法，不同方法适用于不同的特种陶瓷材料和要求。
在实际应用中，通常会根据具体需求选择合适的制备方法。
特种陶瓷制备工艺..
特种陶瓷制备工艺特种陶瓷是一种高性能材料，具有耐高温、耐腐蚀、耐磨损、高强度、低热膨胀系数等优异的物理和化学性能，广泛应用于航空、航天、电子、光电、化工等领域。
制备特种陶瓷的工艺技术十分重要，下面将介绍几种常见的特种陶瓷制备工艺。
超声波振实制备法超声波振实制备法是在陶瓷粉体和溶剂混合物中添加聚乙烯醇作为粘结剂，通过超声波振动使粘结剂均匀分散在混合物中，使得粘结剂在材料表面形成薄膜，随后通过干燥和烧结工艺制备成特种陶瓷。
优点：这种制备工艺可以制备出高密度、高维氧化硅、硼碳化物、氮化硼等特种陶瓷材料，且可以制备出具有复杂形状的特种陶瓷。
缺点：由于特种陶瓷材料的制备需要高能化的超声波作为加工手段，因此仪器设备的成本高昂，生产成本较高。
射流磨法射流磨法是在一定参数下将陶瓷釉料施加到陶瓷基材表面，通过高速喷射将釉料磨损成细小颗粒后与基材表面结合。
随后通过控制烧成工艺制备成特种陶瓷。
优点：与传统的制备工艺相比，射流磨法制备的特种陶瓷产量更高，成本更低。
缺点：射流磨法的精度受到喷嘴尺寸、流量的限制，对于纳米级粒子的制备有一定难度。
同时，射流磨法还具有环境污染的可能性。
凝胶注模制备法凝胶注模制备法是先将陶瓷粉体、溶剂和有机物混合物在低温下形成凝胶，随后将凝胶注入注模中，在高温下脱除有机物和水分，然后进行烧成工艺。
通过控制注模和烧成工艺可以制备出具有特定形状和维度的特种陶瓷。
优点：凝胶注模制备法不需要昂贵的仪器设备，可以制备出高密度的特种陶瓷材料。
缺点：在注模中可能会出现气孔等缺陷，影响制品质量。
溶胶凝胶法溶胶凝胶法是通过配制前驱体溶液，经过几步反应生成粉末，然后通过热流传递作用烧结成特种陶瓷。
溶胶凝胶法可以制备出大量形状复杂的特种陶瓷，同时可以控制陶瓷材料的物理性能，是目前比较流行的一种制备工艺。
优点：已经被广泛应用于特种陶瓷材料的制备过程中，制备出来的特种陶瓷质量高，表面平整度高。
缺点：由于制备过程需要进行多次反应和烧结工艺，生产成本相对较高。
特种陶瓷的成型方法
第三节 成型工艺
一、压力成型方法
所谓压力成型是用粉料，即以固体颗粒为原料在一定的 压力下进行成型的方法，也叫模压成型或干压成型。 为了减少摩擦和增加强度，粉料中可能含有少量液体、 粘结剂包裹在颗粒外面。粘结剂含量较低（一般为 7～ 8％ ）。
（一）干压成型
干压成型又称模压成型，是将粉料经过造粒、流动性好，颗粒级配 合适的粉料，装入模具内，通过压机的柱塞施以外加压力，使粉料压 成制一定形状的坯体的方法。 这是最常用的成型方法之一。由于粉末 颗粒之间，粉末与模冲、模壁之间的摩擦，使压制压力损失，造成压 坯密度分布的不均匀。单向压制时，密度沿高度方向降低。
条件下，快速充填到模具内，避免架桥和死角形成，对获得均匀坯体 尤为重要。 c.粘结剂和润滑剂：选择合适的润滑剂和粘结剂将有助于降低模壁与粉 体以及粉体之间的磨擦，从而使素坯密度保持均匀，也降低了模具的 磨损。 d.模具设计。很大程度上依赖于工程师们的经验，以及材料烧结收缩率， 选择合适的形状和公差，来保证成型工艺的质量和成品率。
第三节 成型工艺
（二) 挤压成型 挤压是利用液压机推动活塞，将已塑化的坯料从挤压
嘴挤出。由于挤压嘴的内型逐渐缩小，从而使活塞对泥团 产生很大的挤压力，使坯料致密并成型。
挤压被广泛用于生产砖、地砖、管子、棒以及具有等 截面的长形部件。截面形状非常复杂的部件也可采用挤压， 最具代表性的是大量用于汽车尾气排放的蜂窝陶瓷的生产， 目前国内制造陶瓷蜂窝体均采用此方法 。也可用于生产热 交换器的蜂窝结构。
（3）挤压法的优点： 污染小，操作易于自动化，可连续生产，效率高。
干式等静压制原理图
¾ 干压等静压成型的特点：
¾ 干式等静压更适合于生产形状简单的长形、壁薄、 管状制品。
问：成形是制备特种陶瓷材料的重要环节,特种陶瓷的成形方法有哪些？
超 高压成 形是 一 种 发 展 很 快 的成 形 方 法 ，多 用 于 纳米 陶瓷 的成 形 中 。纳米 陶瓷 的粒 径 受烧结 温 度影 响 很 大 ，烧 结 温 度 越 低 ，粒 径 越 小 ，越 容 易 得 到 纳 米 陶 瓷 ； 而通 过加 大成 形压 力 ，提 高素坯 的初始 密度 ，可 以降低 纳 米陶瓷 的烧 结 温度 ．因此 超 高压 成形 应运 而生 。 １．４ 粉 末 电磁 成 形
实 现 自动 化 ，所 以 在 工 业 生 产 中 得 到 较 多 的 应 用 。 １．２ 等静压 成 形
等 静压 成形 是通 过施 加 各项 同性 压 力而使 粉 料～ 边 压缩 一边 成 形 的 方 法 。 等 静 压 力 可 达 ３００ ＭＰａ左 右 。在 常温 下成 形 时 称 为 冷等 静 压 成 形 ，在 几百 摄 氏 度 ～２ ０００ Ｃ温 区 内成形 时称 为 热等 静压 成形 。 特 种 陶瓷成 形方 法 来自要 有 ： １ 干 法 成 形
干 法成 形包 括 钢模 压制 成形 、等静 压成 形 、超 高压 成 形 、粉 末 电磁 成形 等方 法 。 １．１ 钢 模 压制 成形
将 含有 少量 增 塑剂 并具 有一 定粒 度配 比的陶 瓷粉 末放 在 金属 模 内 ，在 压 机 上 受 压 ，使 之 密 实成 形 ，这 就 是 钢模 压制 成形 （又称 为 干压 法 ）。钢 模 中坯 料 的受 压 方式 有单 向受压 和 双 向受 压两 种方 式 。单 向压 制 时 由 于粉 末颗 粒 之问 ，粉 末 与 模 冲 、模 壁 之 间 的摩 擦 ，使 压 制压 力损 失 ，造成 压坯 密度 分 布 的不均 匀 ，密度 沿高 度 方 向降低 。为 了改 善 压 坯 密 度 的 分 布 ，一 方 面 可 以改 为 双 向 压 制 （包 括 用 浮 动 阴 模 ），另 一 方 面 可 以 在 粉 末 中混入 润 滑 剂 。如油 酸 、硬脂 酸 锌 、石 蜡 汽 油 溶 液 等 。 陶 瓷 材 料 的 压 制 压 力 一 般 为 ４Ｏ～ １００ ＭＰａ，钢 模 压 制 成 形一 般适 用 于形 状 简 单 、尺寸 较 小 的制 品 。 随 着 压 模设 计 水平 和 压机 自动 化水 平 的提 高 ，一些 形状 复 杂 的零件 也 能用 压制 方法 生产 。钢 模压 制 的优 点 是易 于