特种陶瓷的成型与烧成新技术及其趋势

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特种陶瓷工艺简介

特种陶瓷工艺简介

1.1
1.液相法 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
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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。
在生产中,控制刮刀口间隙大小是很关键的。 在自动化水平比较高的流延机上,在离刮刀 口不远的坯膜上方,装有透射式X射线测厚仪, 可连续对膜厚度进行检测,并将所测厚度漂 离信息,馈送到刮刀高度调节螺旋测微系统, 这可制得厚度仅为10μm,误差不超过1μm的 高质量坯膜。
1.3 烧结方法 1.热压烧结 1.热压烧结 热压烧结是对较难烧结的粉料或生坯在模具内施 加压力,同时升温烧结的工艺。常 用模具材料有石墨、氧化铝和碳化硅等,石墨可 承受70MPa压力,1500~2 000℃高温;Al2O3模可 承受200MPa压力。
1.热压铸成形 1.热压铸成形 热压铸成形主要是利用含蜡料浆加热熔化后具有 流动性和塑性,冷却后能在金属模 中凝固成一定形状的坯体的成形方法。 蜡浆的制备是热压铸成形工艺中最重要一环,具 体方法是将石蜡称取后加热熔化成 蜡液,然后将粉料倒入搅伴均匀后将料浆倒入容器中, 凝固制成蜡板,以备成形之用。
(1)湿式等静压 它是将预压好的坯体包封在弹性的橡胶 模或塑料模具内,然后置于高压容器中施以 高压液体介质(压力通常在100MPa以上),压 力传递至弹性模具对坯料加压。然后释放压 力取出模具,并从模具中取出成形好的坯体。 湿式等静压主要适用于成形多品种、形状较 复杂、产量小和大形的制品。

陶瓷烧制技术的发展动态及前沿研究领域

陶瓷烧制技术的发展动态及前沿研究领域

陶瓷烧制技术的发展动态及前沿研究领域近年来,陶瓷烧制技术在材料科学领域取得了巨大的发展。

陶瓷作为一种古老而又重要的材料,具有优异的物理、化学和机械性能,被广泛应用于建筑、电子、航空航天等领域。

本文将探讨陶瓷烧制技术的发展动态以及当前的前沿研究领域。

一、传统陶瓷烧制技术的发展传统陶瓷烧制技术主要包括釉下彩、青花瓷、景德镇瓷等。

这些技术在中国古代的瓷器制作中起到了重要的作用。

然而,随着科学技术的进步,传统陶瓷烧制技术逐渐显露出一些局限性,例如烧制温度不易控制、成品质量不稳定等。

因此,人们开始寻求新的陶瓷烧制技术,以满足现代工业的需求。

二、现代陶瓷烧制技术的发展随着科学技术的不断进步,现代陶瓷烧制技术得到了长足的发展。

其中,最为重要的是高温陶瓷烧制技术。

高温陶瓷烧制技术具有烧结温度高、成品质量好、性能稳定等优点,被广泛应用于航空航天、电子器件等领域。

此外,还有一些新兴的陶瓷烧制技术,如微波烧结技术、等离子烧结技术等,这些技术在提高陶瓷烧结效率、改善陶瓷性能方面具有巨大的潜力。

三、陶瓷烧制技术的前沿研究领域1. 绿色陶瓷烧制技术随着环境保护意识的增强,绿色陶瓷烧制技术成为了当前的研究热点。

绿色陶瓷烧制技术主要包括低温烧结技术、无铅釉技术等。

这些技术在减少能源消耗、降低环境污染方面具有重要意义。

2. 纳米陶瓷烧制技术纳米陶瓷烧制技术是当前陶瓷研究领域的热点之一。

纳米陶瓷材料具有优异的力学性能、导电性能等特点,在电子、光电子器件等领域具有广阔的应用前景。

纳米陶瓷烧制技术的发展将进一步推动纳米材料的应用。

3. 3D打印陶瓷技术3D打印技术是近年来快速发展的一项技术,而在陶瓷领域的应用也日益受到关注。

3D打印陶瓷技术可以实现复杂形状的陶瓷制品的快速制造,具有很大的应用潜力。

目前,研究人员正在探索3D打印陶瓷技术的优化和改进,以提高打印精度和制品质量。

四、未来展望陶瓷烧制技术的发展为陶瓷材料的应用提供了更多可能性。

陶瓷制品的工艺创新与技术突破

陶瓷制品的工艺创新与技术突破

陶瓷制品的工艺创新与技术突破陶瓷制品作为一种古老而又重要的手工艺品,一直以来都扮演着重要的角色。

随着时代的进步和人们对生活品质的追求,陶瓷制品的工艺创新与技术突破变得尤为重要。

本文将探讨陶瓷制品的工艺创新与技术突破,分析其发展趋势及影响,以及现代科技对传统陶瓷工艺的影响。

一、陶瓷制品工艺创新的发展趋势随着消费者对个性化、可持续发展和环境友好的要求不断增加,陶瓷制品的工艺创新也在不断发展。

以下是一些陶瓷制品工艺创新的发展趋势:1. 利用数字化技术进行设计与制造随着计算机辅助设计(CAD)和三维打印技术的发展,数字化技术已经成为陶瓷制品设计与制造过程中不可或缺的一部分。

这些技术使得设计师可以更加灵活地创造出复杂、精美的陶瓷制品,并且大大缩短了产品开发的周期。

2. 注重环境友好和可持续发展在全球环境问题日益突出的背景下,陶瓷制品的工艺创新也越来越注重环境友好和可持续发展。

陶瓷制品的生产过程中,采用低碳材料和绿色能源,降低碳排放和资源消耗,已经成为业界的共识。

3. 结合传统与现代元素在陶瓷制品的设计与制作中,结合传统与现代元素已经成为一种流行趋势。

通过将传统的纹饰、工艺、材料与现代的设计理念相结合,可以创造出独一无二的陶瓷制品,满足消费者对个性化的需求。

二、陶瓷制品技术突破的影响陶瓷制品技术的突破不仅对产品质量和外观带来了革命性的改变,也对陶瓷行业的发展产生了深远的影响。

以下是一些陶瓷制品技术突破的影响:1. 提高产品质量和生产效率随着陶瓷制品技术的突破,产品的质量和生产效率得到了大幅提升。

通过引入自动化设备和先进的生产工艺,陶瓷制品的生产速度和精确度得到了显著提高,从而满足了市场对高品质陶瓷产品的需求。

2. 拓展产品应用领域陶瓷制品技术的突破为陶瓷产品的应用领域提供了更多可能性。

例如,通过使用新型材料和工艺,陶瓷制品可以具备更高的耐磨、耐高温等特性,从而拓展了陶瓷制品在工业、建筑和航天等领域的应用。

3. 提升品牌形象和市场竞争力陶瓷制品技术的突破也为企业提升品牌形象和市场竞争力提供了机会。

2023年国外特种陶瓷的发展及新动向

2023年国外特种陶瓷的发展及新动向

国外特种陶瓷的发展及新动向特种陶瓷有热压铸、热压、静压及气相沉积等多种成型方法,这些陶瓷由于其化学组成、显微结构及性能不同于一般陶瓷,故称为特种陶瓷或高技术陶瓷,在日本称为精细陶瓷。

特种陶瓷不同的化学组成和组织结构打算了它不同的特别性质和功能,如高强度、高硬度、高韧性、耐腐蚀、导电、绝缘、磁性、透光、半导体以及压电、光电、电光、声光、磁光等。

由于性能特别,这类陶瓷可作为工程结构材料和功能材料应用于机械、电子、化工、冶炼、能源、医学、激光、核反应、宇航等方面。

一些经济发达国家,特殊是日本、美国和西欧国家,为了加速新技术革命,为新型产业的进展奠定物质基础,投入大量人力、物力和财力讨论开发特种陶瓷,因此特种陶瓷的进展非常快速,在技术上也有很大突破。

特种陶瓷在现代工业技术,特殊是在高技术、新技术领域中的地位日趋重要。

本世纪初特种陶瓷的国际市场规模估计将达到500亿美元,因此很多科学家预言:特种陶瓷在二十一世纪的科学技术进展中,必定会占据非常重要的地位。

生产工艺技术方面的新进展(1)在粉末制备方面,目前最引人注目的是超高温技术。

利用超高温技术不但可廉价地研制特种陶瓷,还可廉价地研制新型玻璃,如光纤维、磁性玻璃、混合集成电路板、零膨胀结晶玻璃、高强度玻璃、人造骨头和齿棍等。

此外,利用超高温技术还可以研制出象钽、钼、钨、钒铁合金和钛等能够应用于太空飞行、海洋、核聚变等尖端领域的材料。

例如日本在4000—15000℃和一个大气压以下制造金钢石,其效率比现在普遍采纳的低温低压等离子体技术高一百二十倍。

超高温技术具有如下优点:能生产出用以往方法所不能生产的物质;能够获得纯度极高的物质:生产率会大幅度提高;可使作业程序简化、易行。

目前,在超高温技术方面居领先地位的是日本。

据统计,2000年日本超高温技术的特种陶瓷市场规模也将会超过20万亿日元。

此外,溶解法制备粉末、化学气相沉积法制备陶瓷粉末、溶胶K凝胶法生产莫来石超细粉末以及等离子体气相反应法等也引起了人们的关注。

特种陶瓷、先进陶瓷的16种成型工艺、应用简介及优缺点总结

特种陶瓷、先进陶瓷的16种成型工艺、应用简介及优缺点总结

特种陶瓷、先进陶瓷的16种成型工艺、应用简介及优缺点总结01特种陶瓷特种陶瓷也称为先进陶瓷、现代陶瓷、新型陶瓷、高性能陶瓷、高技术陶瓷和精细陶瓷,突破了传统陶瓷以黏土为主要原料的界限,主要以氧化物、炭化物、氮化物、硅化物等为主要原料,有时还可以与金属进行复合形成陶瓷金属复合材料,是一种采用现代材料工艺制备的、具有独特和优异性能的陶瓷材料。

特种陶瓷分类及应用02特种陶瓷成型方法及特点陶瓷成型就是将陶瓷原料按照实际生产的要求制作成具有规定形状、尺寸及一定强度的生坯,成型过程取决于陶瓷原料的性能和成型工艺方法。

造就陶瓷制品形状的方法也是多种多样的,但总的来说,可以分为干法成型和湿法成型。

干法成型包括干压成型、等静压成型、超高压成型、粉末电磁成型等方法。

湿法成型大致可分为塑性成型和胶态浇注成型两大类。

塑性成型也称湿压法,是指将已制成塑性的物料在刚性模具中压制成型的一种成型方法,包括挤压成型、注射成型、轧膜成型(压延成型)等几种。

胶态浇注成型是将具有流动性的浆料制成可自我支撑形状的一种成型方法。

该法利用浆料的流动性,使物料干燥并固化后得到一定形状的成型体。

主要包括注浆成型、注凝成型、流延成型、直接凝固成型、胶态振动注模成型等。

陶瓷材料及部件的主要成型工艺2.1干压成型干压成型就是在陶瓷粉料中加入一定量的有机添加剂(粘结剂、润滑剂、可塑剂、消泡剂、减水剂等),在外界压力的作用下,使其在模具中成型。

优点:易于实现自动化,所以在工业生产中得到较大的应用。

缺点:在成型过程中,常会因为径向、轴向的压力分布不均而引起坯体的分层,开裂、密度不均等现象也会经常发生。

2.2等静压成型等静压成型是通过施加各项同性压力而使粉料一边压缩一边成型的方法。

根据成型温度的不同,等静压成型又分为热等静压成型和冷等静压成型。

冷等静压是在常温下对工件进行成型的等静压法。

热等静压是在指在高温高压下对工件进行等压成型烧结的等静压法。

陶瓷球坯模压-等静压成型工艺过程陶瓷球坯直接等静压成型工艺过程优点:能压制具有凹形、空心、细长件以及其他复杂形状的零件;摩擦损耗小,成型压力低;压力从各个方面传递,压坯密度分布均匀、压坯强度高,模具制作方便,寿命长,成本较低。

浅谈特种陶瓷技术的新发展

浅谈特种陶瓷技术的新发展

要烧结方法有 : 压烧结法 、 压烧结/ 常 热 热 等 静 压 烧 结 法 、 应 烧 结 法 、 相 烧结 法 、 反 液 微 波 烧结 法 、 电弧 等 离 子烧 结 法 、 自蔓 延烧 结法 、 相沉积法等 。 气 2. 特种 陶瓷 的精密 加工 4 特种陶瓷属于脆性材料 , 度高、 硬 脆性 大, 其物 理 机 械 性 能( 尤其 是 韧 性和 强 度 ) 与 金 属材 料 有 较 大 差 异 , 工性 能 差 , 工难 加 加 度 大 。 此 , 究 特 种 陶 瓷 材 料 的 磨 削 机 因 研 理 , 择 最 佳 的 磨 削 方 法 是 当 前 要 解 决 的 选
大 气 压 以 下制 造 金 钢 石 , 效 率 比 现 在 普 其 遍 采 用 的低 温 低 压 等 离子 体 技 术 高 l 0 。 2倍 超 高 温 技 术 具 有 如 下 优 点 : 生 产 出 能 用 以 往 方 法 所 不 能 生 产 的物 质 ; 够 获 得 能 纯 度极 高的 物 质 : 产率 会 大 幅 度 提 高 ; 生 可 使作业程序简化 、 行。 易 目前 , 超 高温 技 在 术 方 面居 领 先 地 位 的是 日本 。 统计 , 0 0 据 2 0 年 1本 超 高 温 技 术 的 特 种 陶 瓷 市场 规 模 也 3 将 会超 过 2 万亿 日元 。 外 , 解 法 制 备 粉 0 此 溶 末、 化学 气相 沉 积 法 制 备 陶瓷 粉 末 、 胶 K 溶 凝 胶法 生产 莫 来 石 超 细 粉 末 以 及等 离子 体 气 相 反 应 法 等 也 引 起 了人 们 的 关 注 。 这 在 几种方法 中, 大部分是近 年开发研究 出 绝 来的或是在近期得以完善 的。 2 2成型 .
的研 究 与发展 提 供 帮助 。 关键词 :ห้องสมุดไป่ตู้特种 陶瓷 技术 发展 中 图分 类 号 : s 3 96 r 文 献 标 识 码 : A

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

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。

特种陶瓷的制备工艺综述及其发展趋势

特种陶瓷的制备工艺综述及其发展趋势
特种 陶瓷 的制备工艺综述及其发展趋势
肖艳
( 东 省 江 门 化 工材 料公 司 , 门 广 江 59 0 ) 2 10

要 : 文 主要 介 绍 了 粉 末 陶 瓷 原 料 的 制备 技术 、 种 陶瓷 成 形 工 艺 、 结 方 法 以及 未 来 的发 本 特 烧
展趋 势 。目前 , 种 陶 瓷 中 的粉 末 冶 金 陶 瓷工 艺 已取 得 了 很 大进 展 , 仍 有 一 些 面 临 急 需 解决 的 特 但
艺工序 比较 复杂 、 能大 、 耗 工期 长 , 于大 而长 的薄 壁制 对
品, 由于其不易充 满模具型腔而 不太适宜 。 () 2 挤压 成形 将粉 料 、 粘结 剂 、 润滑 剂等 与水 均匀 混合 . 后将 塑 然
() 2 气相合 成法
气相合 成法 有蒸发 凝聚法 ( 物理 气相 沉积 、V 和 P D)
究特种 陶瓷制备技术 至关重要 。
末 粒径越小 , 表面积越 大 , 单位质 量粉末 的表面积( 比表 面 积1 越大 , 结时进行 固相扩散物质 迁移 的界 面就越 多 , 烧 即 越 容易致密化 。 制备现代 陶瓷材料所用粉 末都是亚微米( <
l m 级超 细粉末 , 1 且现在 已发展 到纳米级超 细粉 。粉末 颗 粒 形状 、尺 寸分布 及相结构 对 陶瓷的性 能也有 着显著 的 影响。 粉末制 备方法 很多 ,但 大体 上可 以归结 为机械研 磨
及氟化 物等 ) 制成 的陶瓷。它主要用于高温 环境 、 机械 、 电 得 更 加 重 要 。 由于 陶瓷材料 是采用 粉末烧结 的方 法制造 的 ,而 烧 子、 宇航 、 医学工 程等方 面 , 成为 近代 尖端科 学 技术 的重
要组成部 分。 种陶瓷作 为一种 重要的结构材料 , 特 具有高 结 过程主要是 沿粉料 表 面或 晶界 的固相 扩散物质 的迁 移 因此界面和表 面的大小起着至关 重要 的作用 。 是 就 强度 、 高硬度 、 耐高温 、 耐腐蚀等优 点 , 无论在 传统工 业领 过 程。 粉末 的粒径是 描述粉 末品质 的最重要 的参数 。因为 粉 域. 还是 在新兴 的高技术 领域都有着广 泛的应用 。 因此研 说 .
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一、特种陶瓷的成型新技术及其趋势
1.热压铸成型
热压铸成形也是注浆成形的一种,是在坯料中混入石蜡,利用石蜡的热流特性,使用金属模具在压力下进行成形,冷凝后获得坯体的方法。

热压铸成形的工作原理:先将定量石蜡熔化为蜡液,与烘干的陶瓷粉混合凝固后制成蜡板,再将蜡板置于热压铸机筒内,加热熔化成浆料,通过吸铸口压入模腔,保压、去压、冷却成形,然后脱模取出坯体,热压铸形成的坯体在烧结之前须经排蜡处理。

该工艺适合形状复杂、精度要求高的中小型产品的生产,其设备简单、操作方便、劳动强度小、生产效率高。

在特种陶瓷生产中经常被采用。

但该工艺工序比较复杂、耗能大、工期长,对于大而长的薄壁制品,由于其不易充满模具型腔而不太适宜。

2.挤压成型
将粉料、粘结剂、润滑剂等与水均匀混合,然后将塑性物料挤压出刚性模具即可得到管状、柱状、板状以及多孔柱状坯体。

其缺点是物料强度低容易变形,并可能产生表面凹坑和起泡、开裂以及内部裂纹等缺陷。

挤压成形用的物料以粘结剂和水做塑性载体,尤其需用粘土以提高物料相容性,故其广泛应用于传统耐火材料,如炉管以及一些电子材料的成形。

3.凝胶注膜成型
凝胶注模成形是一种胶态成形工艺,它将传统陶瓷工艺和化学理论有机结合起来,将高分子化学单体聚合的方法灵活地引入到陶瓷的成形工艺中,通过将有机聚合物单体及陶瓷粉末颗粒分散在介质中制成低粘度、高固相体积分数的浓悬浮体,并加入引发剂和催化剂,然后将浓悬浮体(浆料)注入非多孔模具中,通过引发剂和催化剂的作用使有机物聚合物单体交联聚合成三维网状聚合物凝胶,并将陶瓷颗粒原位粘结而固化成坯体。

凝胶注模成形作为新型的胶态成形方法, 可净尺寸成形形状复杂、强度高、微观结构均匀、密度高的坯体,烧结成瓷的部件较干压成形的陶瓷部件有更好的电性能,已广泛应用于电子、光学、汽车等领域。

4.粉末注射成型
金属、陶瓷粉末注射成形(PIM)是一种新的金属、陶瓷零部件制备技术。

它是将聚合物注射成形技术引入粉末冶金领域而生成的一种全新零部件加工技术。

该技术应用塑料工业中注射成形的原理,将金属、陶瓷末和聚合物粘结剂混炼成均匀的具有粘塑性的流体,经注射机注入模具成形,再脱除粘结剂后烧结全致密化而制得各种零部件。

PIM 作为一种制造高质量精密零件的近净成形技术,具有比常规粉末冶金和机加工方法无法比拟的优势。

PIM能制造许多具有复杂形状特征的零件:如各种外部切槽、外螺纹、锥形外表面、交叉通孔、盲孔、凹台与键销、加强筋板、表面滚花等,这些零件都是无法用常规粉末冶金方法制得。

由于通过PIM制造的零件几乎不需要再进行机加工, 所以减少了材料的消耗,使材料获得预期的显微结构, 赋予材料各种性能。

生产的复杂形状零件数量高于一定值时,PIM 比机加工方法更经济。

PIM 工艺的优势为:能一次成形生产形状复杂的金属、陶瓷等零部件。

产品成本低、光洁度好、精度高(0.3%~0.1%),一般无需后续加工。

产品强度、硬度、延伸率等力学性能高、耐磨性好、耐疲劳、组织均匀。

原材料利用率高,生产自动化程度高,工序简单,可连续大批量生产,无污染,生产过程为清洁工艺生产。

二、特种陶瓷的烧成新技术及其趋势
1.微波烧结技术
(1)原理:微波烧结工艺采用微波技术对陶瓷坯体进行整体加热,用微波辐射冲击陶瓷坯体,使坯体结构粒子随微波频率快速均匀振动,粒子间相互碰撞产生热量,使整体温度快速上升,坯体的显微结构烧制均匀。

(2)研究进展:微波烧结过程中,高频电磁波对材料进行辐射,微波可穿过材料并与材料发生相互作用将能量传递到材料中,交变电场引起分子能级的跃迁和偶极子的偏转,粒子的高速运动及相互的摩擦碰撞产生大量的热能,从而出现烧结过程。

但是关于微波促进烧结的机理还没有统一的认识,大多集中在降低活化能和为粒子提供扩散动力两方面。

由于微波的作用,粒子的动能和扩散速度都得到了提高,因此有助于陶瓷的致密化烧结。

此外,据文献对微波烧结动力学机理的探究,微波烧结所获得的材料收缩率与烧结时间成2/3次方,而常规烧结收缩率与烧结时间成2/5次方,因此微波烧结可以显著缩短烧结时间。

(3)特点:微波烧结最大的特点就是对材料的整体加热及选择性加热,微波加热的选择性主要由粉体中各种物质的介电常数决定。

在相同的微波条件下,介质的加热情况与其本身的性质有着密切的关系,对于不吸收微波的材料来说,合理使用微波介质材料才能实现微波烧结的目的。

微波烧结技术能大大节省烧制时间,提高烧制效率,烧制陶瓷产品成品率高。

但微波烧结工艺存在烧结设备投入大、维修费用高等不足之处,一定程度上限制了微波烧结技术的发展。

2.放电等离子体烧结(spark plasma sintering,SPS)
(1)原理:放电等离子体烧结过程中,脉冲电流通过模具及其中的样品,其中一部分电流贯穿样品与模具间隙,通过样品间隙的电流激活晶粒表面,击穿孔隙内残余气体,产生局部放电,甚至有一定的等离子体出现,促进晶粒间的局部结合,通过模具的电流同时会加热模具,给样品提供一个外在加热源。

所以,放电等离子体烧结是对样品的内外同时加热,并且可以有很高的升温速率。

关于放电等离子体烧结的机理,通常认为除具有热压烧结的焦耳热和加压造成的塑性变形促进烧结过程外,还存在粉体间放电产生的高温作用,高温可以迅速地传递到颗粒的表面使之熔化蒸发,产生液相,进而促进晶粒晶界的扩散,加速烧结致密化过程。

(2)特点及现状:SPS技术是利用脉冲电流通过模具及导电样品,实现样品的快速加热与冷却,因此能够有效抑制升温过程中晶粒的生长,保留所需的高温结构与物相成分,实现对材料微观结构的灵活调控。

其升温速率在100~3000℃/min之间,通常保温时间不超过10 min。

与传统的烧结技术相比,SPS具有更高的热效率,能够在更低的温度实现材料的快速密实化。

而在SPS技术的基础上发展的一系列快速烧结新技术(SPS Plus)为特种陶瓷制备提供了很多可能性。

3.高温自蔓延烧结(self-propagating high-temperature synthesis,SHS)
(1)研究表明,在SPS烧结过程中,通过石墨模具给陶瓷坯体施加轴向压力可以在不影响晶粒生长的同时促进陶瓷的致密化。

因而压力是一种理想的驱动力。

(2)机理分析:对于加压烧结,特别是在烧结初期,当颗粒接触点出现高应力时,类塑性变形是一种重要的致密化方式。

实际上,在压力辅助烧结过程中多种烧结机制会同时起作用。

但是相比于无压烧结中占主要地位的晶格和晶界扩散,类塑性变形和蠕变机制会在压力辅助烧结中起到更大作用。

在加压烧结的初始阶段。

陶瓷颗粒之间的接触面积相对于颗粒尺寸来说很小,仅为一个接触点。

所以颈部的接触应力是非常大的。

当施加压力增大时,接触应力也随之增大。

在极大的接触应力下,接触面发生屈服,导致陶瓷颗粒之间的接触由点接触变为面接触。

同时颗粒接触面之间的切向应力也会导致晶界滑移.这两种类塑性变形使
得陶瓷颗粒中心之间的距离变小,因而促进了陶瓷坯体的快速收缩致密化。

接触面增大造成的应力减小以及变形导致的加工硬化使得类塑性变形的作用逐渐减小,当晶界应力不足以导致类塑性变形时。

压力辅助条件下的蠕变和扩散机制也会使得致密化较快进行,直至完全致密。

参考文献
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