先进成型及烧结技术
SLS(选择性激光烧结)
SLS（选择性激光烧结）选择性激光烧结的特点发明于1989年；比SLA要结实的多，通常可以用来制作结构功能件；激光束选择性地熔合粉末材料：尼龙、弹性体、未来还有金属；优于SLA的地方：材料多样且性能接近普通工程塑料材料；无碾压步骤因此Z向的精度不容易保证好；工艺简单，不需要碾压和掩模步骤；使用热塑性塑料材料可以制作活动铰链之类的零件；成型件表面多粉多孔，使用密封剂可以改善并强化零件；使用刷或吹的方法可以轻易地除去原型件上未烧结的粉末材料。
选择性激光烧结选择性激光烧结（SLS）于1989年被发明。
材料特性比光固化成型（SLA）工艺材料优越。
多种材料可选而且这些材料接近热塑性塑料材料特性，如PC，尼龙或者添加玻纤的尼龙。
如图所示，SLS机器包括两个粉仓，位于工作台两边。
水平辊将粉末从一个粉仓，穿过工作区间推到另一个粉仓。
之后激光束逐步描绘整个层。
工作台下降一个层高的厚度，水平辊从相反方向移回。
如此往复直到整个零件烧结完毕。
选择性激光烧结快速自动成型（SLS—Rapid Prototyping）技术是先进制造技术的重要组成部分，它集成了CAD技术、数控技术、激光技术和材料技术等现代技术成果。
与传统制造方法不同，快速成型制造从零件的CAD模型出发，通过软件分层和数控成型系统，用激光束或其它方法将材料堆积而形成实体零件。
即将复杂的三维制造转化成一系列的二维制造的叠加，因而可以在不用模具和传统刀具的条件下生成几乎任意形状的零部件，极大地提高了生产效率和制造柔性。
虽然由于成型材料的不同，成型件的强度和精度较低，很难直接作为最终零件或模具使用，但可以作为样件或模具的母模使用。
当然直接制造模具的快速成型设备也有了初步的发展，本文重点讲述的是快速成型制造模具母模的技术。
快速成型制模技术可以大大降低制模的成本，缩短模具的制造周期，增强产品的市场竞争力。
目前该技术已经广泛应用于航空航天、汽车摩托车、科学研究、医疗、家电等领域。
先进成型工艺技术
先进成型工艺技术先进成型工艺技术是指在制造业中采用最先进的工艺技术进行成型加工的方法。
随着科技的不断进步和创新，先进成型工艺技术不断涌现，为制造企业带来了巨大的发展机遇。
先进成型工艺技术在制造业中的应用非常广泛，涉及到汽车制造、航空航天、电子设备、家电、纺织等多个行业。
通过采用先进成型工艺技术，制造企业可以实现生产效率的提高、成本的降低以及产品质量的提高。
先进成型工艺技术的一个重要应用领域是汽车制造。
传统的汽车制造工艺主要采用焊接、钻孔和铆接等方法进行组装，而先进成型工艺技术可以通过模具和注塑等方法实现汽车零部件的一体成型，大大提高了车辆的稳定性和安全性。
同时，先进成型工艺技术还可以减少零部件的数量和重量，提高汽车的燃油经济性，减少环境污染。
航空航天领域也是先进成型工艺技术的应用热点。
传统的航空航天零部件制造主要依赖于铸造和加工等方法，这些方法存在制造周期长、材料利用率低等问题。
而先进成型工艺技术可以通过粉末冶金、3D打印等方法实现复杂零部件的快速成型，大大缩短了制造周期，并且能够实现材料的高效利用和废料的最小化。
电子设备制造也是先进成型工艺技术的应用领域之一。
传统的电子设备制造主要依赖于电子组装技术和表面贴装技术，这些技术存在操作复杂、效率低下等问题。
而先进成型工艺技术可以通过印刷、注射等方法实现电子零部件的快速成型，提高了生产效率和产品质量。
家电制造是先进成型技术的另一个重要应用领域。
传统的家电制造主要依赖于焊接和装配等方法，这些方法存在工艺复杂、成本高等问题。
而先进成型工艺技术可以通过模具和注塑等方法实现家电零部件的一体成型，大大提高了产品的稳定性和性能。
纺织行业也是先进成型工艺技术的应用领域之一。
传统的纺织生产主要依赖于织造和缝纫等方法，这些方法存在生产周期长、产品质量不稳定等问题。
而先进成型工艺技术可以通过3D织造和热压等方法实现纺织品的快速成型，提高了生产效率和产品质量。
总的来说，先进成型工艺技术在制造业中的应用给制造企业带来了巨大的竞争优势。
金属粉末的注射成型
金属粉末的注射成型金属粉末的注射成型，也被称为金属粉末注射成型（Metal Powder Injection Molding，简称MIM），是一种先进的制造技术，将金属粉末与有机物相结合，通过注射成型和烧结工艺，制造出高密度、精确尺寸、复杂形状的金属零件。
在金属粉末注射成型过程中，首先将金属粉末与有机粘结剂和其他添加剂混合均匀，形成金属粉末／有机物混合物。
其次，在高压下，将混合物通过注射机注射到具有细微孔隙和管道的模具中。
模具通常采用两片结构，上模和下模之间形成的形状即为所需制造的零件形状。
注射机将足够的压力用于将混合物推进模具的每一个细微空间，以确保零件形状准确，毛边小。
注射后，模具中的混合物开始固化，形成绿色零件。
最后，通过烧结处理，去除有机物并使金属颗粒结合成整体，形成具有理想密度和力学性能的金属粉末零件。
相对于传统的金属加工方法，金属粉末注射成型具有以下优势：首先，MIM可以制造复杂形状的金属零件，包括薄壁结构、内外复杂曲面和细小结构，满足了一些特殊零件的制造需求。
其次，MIM的材料利用率高，废料少，可以减少原材料和能源的浪费。
此外，零件的尺寸稳定性好，需要的加工工序少，可以降低生产成本。
最重要的是，对于一些其他制造工艺难以实现的金属材料，例如高强度不锈钢、钨合金和钛合金，MIM可以实现高质量的制造。
然而，金属粉末注射成型也存在应用范围的限制。
首先，相对较高的制造成本使得该技术在一些低成本产品上难以应用。
其次，较大的尺寸限制了MIM在制造大尺寸、高精度的零件上的应用。
此外，与其他成型方法相比，MIM的制造周期较长，对行业响应速度要求较高的场景不适用。
尽管如此，金属粉末注射成型技术已经在汽车、电子产品、医疗器械、工具和航空航天等领域得到了广泛的应用。
随着制造技术的进步和材料属性的改进，金属粉末注射成型有望在更多领域发挥其优势，并带来更多创新的解决方案。
四种常见快速成型技术
四种常见快速成型技术FDM丝状材料选择性熔覆（Fus ed Dep osi tion Mod eling）快速原型工艺是一种不依*激光作为成型能源、而将各种丝材加热溶化的成型方法，简称FDM。
丝状材料选择性熔覆的原理室，加热喷头在计算机的控制下，根据产品零件的截面轮廓信息，作X-Y平面运动。
热塑性丝状材料（如直径为1.78m m的塑料丝）由供丝机构送至喷头，并在喷头中加热和溶化成半液态，然后被挤压出来，有选择性的涂覆在工作台上，快速冷却后形成一层大约0.127mm厚的薄片轮廓。
一层截面成型完成后工作台下降一定高度，再进行下一层的熔覆，好像一层层"画出"截面轮廓，如此循环，最终形成三维产品零件。
这种工艺方法同样有多种材料选用，如ABS塑料、浇铸用蜡、人造橡胶等。
这种工艺干净，易于操作，不产生垃圾，小型系统可用于办公环境，没有产生毒气和化学污染的危险。
但仍需对整个截面进行扫描涂覆，成型时间长。
适合于产品设计的概念建模以及产品的形状及功能测试。
由于甲基丙烯酸ABS（M AB S）材料具有较好的化学稳定性，可采用加码射线消毒，特别适用于医用。
但成型精度相对较低，不适合于制作结构过分复杂的零件。
FD M快速原型技术的优点是：1、操作环境干净、安全可在办公室环境下进行。
2、工艺干净、简单、易于材作且不产生垃圾。
3、尺寸精度较高，表面质量较好，易于装配。
可快速构建瓶状或中空零件。
4、原材料以卷轴丝的形式提供，易于搬运和快速更换。
5、材料利用率高。
6、可选用多种材料，如可染色的A BS和医用A BS、PC、PP SF等。
FDM快速原型技术的缺点是：1、做小件或精细件时精度不如SLA，最高精度0.127mm。
2、速度较慢。
SL A敏树脂选择性固化是采用立体雕刻（Stereo litho gra phy）原理的一种工艺，简称SLA，也是最早出现的、技术最成熟和应用最广泛的快速原型技术。
在树脂液槽中盛满液态光敏树脂，它在紫外激光束的照射下会快速固化。
工程陶瓷先进加工与质量控制技术
工程陶瓷先进加工与质量控制技术1. 引言在现代工程领域，陶瓷材料由于其优异的性能和广泛的应用领域而受到越来越多的关注。
工程陶瓷的先进加工和质量控制技术是保证其性能和应用质量的重要方面。
本文将就工程陶瓷的先进加工以及质量控制技术展开全面、详细、完整且深入的探讨。
2. 工程陶瓷的先进加工技术2.1 粉体制备•湿法制备：湿法制备是一种常用的工程陶瓷粉体制备方法。
它包括溶胶-凝胶法、水热法和共沉淀法等。
其中，溶胶-凝胶法通过溶胶的制备、凝胶的形成以及后续的热处理过程，可以得到高纯度、均匀分散的陶瓷粉体。
•干法制备：干法制备是通过研磨和粉碎固体陶瓷原料来得到陶瓷粉体的方法。
常见的干法制备方法包括球磨法、挤压研磨法以及超声波研磨法等。
干法制备具有能耗低、操作简便等优点，适用于陶瓷粉体的大量生产。
2.2 成型技术•注射成型：注射成型是一种将陶瓷糊浆注入模具中，并经过凝固和脱模而得到陶瓷零件的方法。
注射成型可以获得复杂形状、高精度的陶瓷零件，适用于大批量生产。
•压制成型：压制成型是将陶瓷粉体放置在模具中，并施加压力使其成型的方法。
常见的压制成型方法包括干压成型、等静压成型和注浆挤压成型等。
压制成型通常适用于形状简单、尺寸较大的陶瓷零件。
2.3 烧结技术•常规烧结：常规烧结是将成型后的陶瓷零件在高温下进行加热处理，使其发生晶体生长和致密化的过程。
常见的常规烧结方法包括气氛烧结、等离子烧结和真空烧结等。
常规烧结可以提高陶瓷材料的密实度和力学性能。
•微波烧结：微波烧结是一种利用微波加热来实现陶瓷烧结的方法。
相比于常规烧结，微波烧结具有加热速度快、能耗低等优点。
微波烧结还可以实现陶瓷材料的局部烧结，从而得到具有梯度结构和复合材料的陶瓷。
3. 工程陶瓷的质量控制技术3.1 成分分析工程陶瓷的性能与成分密切相关，因此成分分析是保证陶瓷质量的重要环节。
常用的成分分析方法包括X射线荧光光谱法和电感耦合等离子体发射光谱法等。
成分分析可以帮助工程师了解陶瓷原料的含量和纯度，从而为后续制备工艺提供依据。
铝合金 粉末烧结
铝合金粉末烧结铝合金粉末烧结是一种先进的制造工艺，通过将铝合金粉末在高温下烧结成块状，可以制备出高强度、高耐磨性和耐腐蚀性的铝合金材料。
这种工艺在航空航天、汽车制造、机械制造等领域得到广泛应用。
铝合金粉末烧结的工艺过程相对简单，主要包括粉末制备、成型、烧结和后处理几个步骤。
首先，需要选择合适的铝合金粉末作为原料，粉末的粒度和成分对最终产品的性能有着重要影响。
然后，将粉末进行混合和球磨处理，以提高粉末的流动性和均匀性。
接下来，通过压制或注射成型将粉末转变为所需形状的坯料。
成型后的坯料需要经过除蜡和预烧处理，以去除残留的有机物和水分。
最后，将坯料置于高温热处理炉中进行烧结，使粉末颗粒之间发生结合，形成致密的铝合金材料。
铝合金粉末烧结具有许多优点。
首先，由于粉末颗粒在烧结过程中形成了致密的结合，因此制备出的铝合金材料具有较高的密度和致密性，从而提高了材料的力学性能。
其次，粉末烧结过程中可以控制材料的成分和微观结构，使得材料具有优异的性能，如高强度、高硬度和良好的耐磨性。
此外，铝合金粉末烧结还可以制备出复杂形状的零件，实现产品的多样化和个性化。
铝合金粉末烧结工艺也存在一些挑战和难点。
首先，粉末的制备和混合过程需要严格控制，以确保粉末的均匀性和流动性。
其次，烧结过程中需要控制烧结温度、保持合适的气氛和热处理时间，以避免材料的过烧或过热。
此外，粉末的烧结收缩率也需要进行准确的计算和控制，以保证最终产品的尺寸精度和形状稳定性。
铝合金粉末烧结技术的应用领域非常广泛。
在航空航天领域，烧结制备的铝合金材料可以用于制造飞机零部件和航天器结构件，具有重量轻、强度高和耐腐蚀性好的特点。
在汽车制造领域，粉末烧结技术可以制备出高强度的发动机零部件和车身结构件，提高汽车的性能和燃油经济性。
在机械制造领域，铝合金粉末烧结材料可以用于制造轴承、齿轮和模具等高强度和耐磨性要求较高的零件。
此外，粉末烧结技术还可以应用于电子器件、医疗器械和能源领域。
等离子体烧结
等离子体烧结1. 介绍等离子体烧结是一种先进的材料加工技术，通过将粉末材料暴露在高温等离子体中，以实现材料的烧结和形状成型。
这种技术在多个领域中得到广泛应用，特别是在金属和陶瓷材料的制备中。
2. 等离子体烧结的原理等离子体烧结的原理是利用高温等离子体中的离子和电子的能量传递，使粉末颗粒之间结合，从而实现烧结。
具体来说，等离子体烧结包括以下几个步骤：2.1 等离子体的产生通过加热或电离等方法，将气体或气体混合物转化为等离子体。
等离子体是由离子和电子组成的高度电离的气体状态。
2.2 等离子体的加热将等离子体加热到高温，以提供足够的能量使粉末颗粒烧结。
这一步通常需要使用高功率的电弧或电子束加热。
2.3 粉末颗粒的烧结将待烧结的粉末颗粒置于等离子体中，使其表面受到等离子体的加热。
在高温下，粉末颗粒表面的材料开始熔化和扩散，从而实现颗粒之间的结合。
2.4 形状成型通过控制等离子体的形状和流动性，可以实现对材料的形状成型。
可以使用模具或其他形状限制器来控制材料的最终形状。
3. 等离子体烧结的优势等离子体烧结相比传统的烧结方法具有许多优势，包括：3.1 高温和高能量密度等离子体烧结可以提供高温和高能量密度，从而加快烧结速度和提高材料的致密性。
这对于制备高性能材料非常重要。
3.2 无需外加压力传统的烧结方法通常需要外加压力来实现颗粒之间的结合，而等离子体烧结可以在无需外加压力的情况下实现颗粒的结合，从而避免了额外的机械工艺。
3.3 可控性好等离子体烧结可以通过调节等离子体的参数，如温度、流动性等，来实现对材料的形状和性能的精确控制。
这使得等离子体烧结成为一种高度可控的加工技术。
3.4 适用于多种材料等离子体烧结适用于多种材料，包括金属、陶瓷、复合材料等。
无论是均匀材料还是复杂结构的材料，都可以通过等离子体烧结来实现高质量的制备。
4. 等离子体烧结的应用等离子体烧结在多个领域中得到了广泛的应用，包括：4.1 金属材料制备等离子体烧结可以用于制备高强度、高硬度的金属材料。
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技术
牙齿的损坏和缺失，这不仅影响人们正常的咀嚼功能，而且影响容貌美观。
随着现代科技的进步和人民生活水平的提高，齿科修复材料的发展经历了金属材料、高分子材料和生物陶瓷材料三个主要阶段。
金属烤瓷和全瓷材料是目前最主要的两种齿科修复陶瓷。
但金属烤瓷有诸多缺点：
①金属与陶瓷存在热膨胀系数不匹配造成金瓷结合性能不好，易出现烤瓷剥落现象；
②金属属于不透明物质，使修复体半透明度较低，影响修复冠的美观； ③金属烤瓷义齿会影响头颅核磁共振和X射线检查等。
全瓷修复材料的优势：
①不存在金属内冠，陶瓷属于惰性材料，具有良好的生物相容性；
②全瓷修复体由于陶瓷内冠和瓷粉结合属于瓷瓷结合从而结合性能较好，很少出现崩瓷现象；
③由于陶瓷内冠色泽接近基牙，因此修复体半透明度较好，得到的修复体美观逼真。
图1 金属烤瓷牙和氧化锆全瓷牙
根据使用基材的不同，齿科全瓷材料可以分为氧化铝陶瓷、氧化硅陶瓷、氧化锆陶瓷等。
在诸多全瓷修复材料中，氧化锆陶瓷由于存在特殊的应力诱导相变增韧效应，使其力学性能远高于其他全瓷修复材料，同时其。
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粒度等 原料塑化：除去杂质、提高纯度；改变晶型，增
加晶粒度等 造粒：普通造粉、压制造粉、喷雾造粉
2.2 粉料成型法
(1) 模压成型法 可分为单向与双向模压成型（影响成型坯体的密度）。
•特 点 ： 工 艺 简 单 ， 易于自动化。 •缺 点 ： 复 杂 形 状 的零件难以制备。
热致密化成型技术主要包括：热压、热等静压、热挤压、热轧制技术，其主要 特点是成型与烧结一步完成，同时，在高温作用下，粉末处于热塑性状态，成型 压力低，时间短，制品晶粒细小、密度高。
(1) 热压 在高温条件下，对粉末施以一定的压力，从而促进粉末烧结和致密化。热压
烧结中，成型压力一般不大于40，其主要缺点是生产率低，成本高。
先进成型与加工新技术
1．概述 2．先进成型技术 3．先进的烧结与致密化技术
1．成型与加工技术概述
材料成型问题主要涉及粉末冶金和陶瓷材料制备
粉末冶金工艺与陶瓷材料制备工艺具有极大的相似性。 其共同特性主要表现在：
研究对象具有相同的物理形态，即粉末状态 制备工艺过程几乎完全相同 粉末在加工过程中具有相同或相似的物理—化学 变化规律，服从相同或相似的理论规律。 几乎所有的先进的粉末冶金制备技术都可以用来制备先进工程陶瓷，但粉末冶金的 后加工手段是工程陶瓷制备中难以使用的。
(2) 等静压成型
特点：a. 能生产具有复杂形状的零件 b. 压力均匀传递、压坯密度均匀、坯体强度高 c. 模具成本低廉
主要工艺有： 湿式等静压成型和干袋式等静压成型
模具的制造是最为关键的因素
2.3 塑性成型法
混合料塑性的获得可以通过： a. 粉末本身具有塑性变形能力 b. 添加增塑剂获得变形能力
具有塑性的粉末可以通过成型方法达到加工的目的 塑性成型可以分为：挤压成型、轧制成型、注塑成型
(1) 挤压成型 挤压成型是指粉末体或者可塑性泥团在压力作用下，通过成 型模嘴挤
成预期的制品。 按照挤压条件的不同可分为冷挤和热挤。 在挤压成型工艺中，不论是具有变形能力的金属粉末还是脆
及复杂形状的试件 b. 纵向成型体
按照原料的特性来分类，可分为： 粉料成型法：模压成型、冷等静压成型等,一般为压力成型 塑性料成型法：挤压、轧模、注射成型等 浆料成型法：粉浆浇注、流延成型等 热致密化成型：热压、热等静压、热煅等 特殊的致密与成型技术
模压成型零件
零件
冷等静压成型零件
注射成型零件
(2) 成型前的原料处理
原料的预处理是为了调整和改善粉末原料的物理、 化学特性，使之适应后续加工工艺和产品性能的需要。
汽车尾气过滤器：材料硬度大，孔隙多且细小。 难加工。
粉末冶金成型的主要缺点： 成本高 制品的大小形状受到一定的限制 材料和制品的韧性较差
1.4 粉末冶金技术的应用 在金属材料、陶瓷材料、复合材料方法广泛应用。
2．先进成型技术
2.1 概述 (1) 成型方法的分类 成型可分为：加压成型和无压成型， 也可分为模压成型和特殊成型工艺。
按照加热方式不同，热压可分为直接加热法和间接加热法 直接加热：是将加热电流通过装有粉末的石墨模具，使模具发热，达
到加热加压致密化的目的，这种工艺中温度较难控制，并 且温度场分布不均匀。
可分冷轧和热轧工艺。
AlN
Al
轧制成型的主要特点： a. 制造一般轧制工艺无法生产的板带材，（多孔板材等） b. 成分精确，组织均匀 c. 工艺简单，节省能源，成材率高
(3) 注射成型方法（ ）
注射成型方法是粉末冶金技术同塑料注射成型技术相结合的一项新工艺。它是将粉末与成形剂均匀混合使之在一定温度下具有良好的可塑性， 然后将这种可塑性粉末注射模具中，冷却后可得到所需的零件生坯。
2.5 流延成型工艺
一种动态连续的注浆成型工 艺。将料浆由料斗槽中流入基 材上，由刮刀控制膜的厚度， 成膜后的浆料经烘干后得到膜 坯，烧结后得到薄的片材。
主要用于制备厚度小于 0.05 m的薄片。如多层膜电 容器等，主要工艺控制包括粉 末粒度（细粉最好），料浆流 动性好。
2.6 热致密化成型技术
主要特点是：材料结构均匀性好、可成形大批量、结构复杂、尺寸小、精度高的制品。
在注射成型工艺中，最关键的工艺环节包括： a. 成型剂的配制与添加 b. 成型剂的脱出
成型剂的脱出可采用溶解浸出法和加热分解法两种： 溶解浸出法是把成型坯体放入溶剂抽取装置中，除去粘结剂，
形成具有一定密度的坯体。 加热分解法：是把注射成型坯体置于加热炉中，在加热条件
下使粘结剂逐步分解而脱去成型剂。这个过程可以和烧结设备化过 程连在一起进行。
2.4 浆料成型法
浆料成型是将粉末与水或其它有机液体制成一定浓度的悬浮粉浆， 注入具有所需形状的石膏模中，达到成型制品的目的，其关键工艺 环节是模具的设计和浆料的制备
新的浆料成型工艺： 压力注浆工艺 离心注浆工艺 真空注浆工艺等
和横向密度均匀 c. 工艺连续性
强
影响挤压成型工艺的主要因素:
a. 增塑剂含量的影响，增塑剂多， 挤压压力下降
b. 预压压力的影响，预压压力大， 挤压压力增大
(2) 轧制成型（轧膜成型）
将粉末混合料喂入两轧辊间隙中，通过轧制压力压轧成为具
有适当强度的板带坯料，再经烧结和后处理工艺后成为带材，
主要用于板带状的材料制造。
1.2 一般的粉末冶金工艺的主要环节
成型的目的：获得一定形状和尺寸的坯样。并使 其具有一定的密度和强度。
基本成型方法有：有压成型和无压成型。
烧结：是为了获得所要求的物理和机械性能。
后处理与加工：是为调整和控制材料结构，以获 得更优的工作性能。
1.3 粉末冶金的发展历程及特点
粉末冶金技术的特点： (1) 可生产普通熔炼法无法生产的具有特殊性能 和结构的材料 多孔材料(陶瓷过滤器、分子筛等） 各种复合材料（叠层材料:双金属、叠层陶瓷） (2) 采用粉末冶金技术生产的某些材料，与普通熔炼 法相比具有更加优异的性能 高合金粉末冶金制品性能更优，如高速钢、超合金制品。 难熔金属制品一般采用粉末冶金技术生产，如W、制品 (3) 粉末冶金制品是一种少切屑无切屑的加工工艺。