特种陶瓷生产工艺
特种陶瓷2粉体的制备方法
测定方法 扩散法 吸附法（气相） 吸附法（液相） 润湿热法 渗透法 反应速度法 散射法（光线） 散射法（X射线）
粒度范围（μm）
0.5-0.001 10-0.001 10-0.001 10-0.001 100-0.5
50-0.1 10-0.001 0.05-0.001
5.粉体颗粒的粒度分布
粉体颗粒是构成粉体的基本单位，由于粉体是具有粒度分 布的大量固体颗粒的分散相，因而不能用单一的大小来描 述。
完全, 不容易获得高纯的均匀粉体, 并且需要先高温合 成再粉碎的过程, 能耗较大, 因此不是主要的发展方向。 目前研究开发的有机前驱体热解法，可以认为是固相 法的一个新发展。与传统的固相法相比, 有机前驱体 热解法利用含C, Si, B, N等元素的有机前驱体, 在较低 的温度下（低于1200℃） 热解生成具有特定结构的、 高反应活性的碳化物、氮化物等陶瓷粉体。
4.颗粒群粒度的表示法
等体积球相当径 等面积球相当径 等沉降速度相当径 显微镜下观测法
测定方法 筛析法 光学显微镜 电子显微镜 通过细孔法 沉淀法（液相） 风筛法（气相） 离心力法
ห้องสมุดไป่ตู้
粒度范围（ μm）
>40 500-0.5 10-0.001 500-0.5 500-0.5 100-1 5-0.01
气相法需要的设备较为复杂, 产量较低, 缺乏大规模工 业化生产的优势。
液相法的工艺过程相对简单, 成分容易控制, 得到了广 泛的研究与发展。
目前，陶瓷粉体合成方法已突破了传统的固相法、液 相法和气相法的分类,出现了各类方法融合的趋势。如 将提高反应活性的湿化学法与强调低价离子氧化物活 性的二次合成法工艺相结合的半化学法, 结合了湿化 学法和自蔓延高温合成优点的低温燃烧合成法, 结合 了液相法和气相法特点的喷雾热解法, 以及将外场作 用与液相沉淀法结合的超重力反应沉淀法。
特种陶瓷工艺学——特种陶瓷工艺简介
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陶瓷课件
（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。
特种陶瓷的成型与烧成新技术及其趋势
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。
特种陶瓷工艺学PPT课件
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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特种陶瓷 成型
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。
特种陶瓷工艺
一：一次颗粒与二次颗粒的概念？形成二次颗粒团聚的原因是什么？表示粒度颗粒群的都有哪些？所谓粉体颗粒，是指物体的本质结构不发生改变的情况下，分散或细化而得到的固态基本颗粒。
这种基本颗粒，一般是指没有堆积、絮联等结构的最小单元即一次颗粒。
在实际应用的粉体原料中，往往都是在一定程度上团聚的颗粒，即所谓的二次颗粒。
形成二次颗粒的原因，不外乎以下五种（1）：分子间的范德华力，（2）：颗粒间的静电引力，（3）吸附水分的毛细管力，（4）颗粒间的磁引力，（5）颗粒表面不平滑引起的机械纠缠力。
通常认为：一次颗粒直接与物质的本质两联系，而二次颗粒则往往是作为研究和应用工作中的一种对颗粒的物态描述指标。
颗粒群粒度的表示方法：等体积球相当径，等面积球相当径，等沉降速度相当径，显微镜下测得的颗粒径。
二：特种陶瓷的制备方法？粉碎法：机械粉碎合成法：固相法制备粉末（化学合成法，热分解反应法，氧化物还原法）液相法【沉淀法（直接沉淀法）（均匀沉淀法）（共沉淀法）（醇盐水解法）（特殊的沉淀法，溶胶凝胶和凝胶沉淀）】溶剂蒸发法（冰冻干燥法）（喷雾干燥法）（喷雾热分解）气相法。
三：等静压成型的特点？1：可以成行一般方法不能生产的形状复杂、大件及细而长的制品，而且成型质量高；2：可以不断增加操作难度而比较方便地提高成型压力，而且压力效果比其他干法好；3：由于柸体各向受压里均匀，其密度高而且均匀，烧成收缩小，因而不易变形；4：模具制作方便、寿命长、因而不易变形；5可以少用或不用粘结剂。
四：陶瓷烧结过程中的烧制方式有哪些种以及它们的机理？蒸发和凝聚、扩散、粘滞流动与塑性流动、溶解和沉淀。
蒸发和凝聚机理：在高温下具有较高蒸气压的陶瓷系统、在烧结过程中，由于颗粒之间表面曲率的差异，造成各部分的蒸汽压不同，物质从蒸汽压较高的凸面蒸发，通过气相传递，在蒸汽压较低的凹面处凝聚，这样使颗粒间的接触面积增加，颗粒和形状改变，导致胚体逐步致密化。
扩散的机理：在高温下挥发性较小的陶瓷原料，其物质主要是通过表面扩散和体积扩散进行传递，实际晶体往往有很多的缺陷，当缺陷出现浓度梯度时，它就会有浓度大的地方向浓度低的地方定向扩散。
第4次课特种陶瓷的烧结
1.4 特种陶瓷的烧结
1.4.2 特种陶瓷的烧结方法
2、低温烧结（p74) 低温烧结方法主要有以下几种：
1）引入添加剂；
① 使晶格空位增加，易于扩散； ② 使液相在较低的温度下生成，使晶体能粘性流动。
2）压力烧结（热压烧结）； 3）使用易于烧结的粉料（如超细粉）
1.4 特种陶瓷的烧结
1.4 特种陶瓷的烧结
晶粒长大的几何情况： 晶界上有界面能作用，晶粒形成一个与肥皂泡沫相似
的三维阵列； 边界表面能相同，界面夹角呈1200夹角，晶粒呈正六边形；
实际表面能不同，晶界有一定曲率， 使晶界向曲率中心 移动。 晶界上杂质、气泡如果不与主晶相形成液相， 则阻碍晶界移动。
1.4 特种陶瓷的烧结
1.4.2 特种陶瓷的烧结方法
3、热压烧结 对于同一材料而言，压力烧结与常压烧结相比，烧
结温度低的多，烧结体中气孔率也低，所得的烧结体 致密。且较低的温度抑制了晶粒生长，具有较高的强 度。
① 一般热压法
② 高温等静压法
1.4 特种陶瓷的烧结
1.4.2 特种陶瓷的烧结方法
3、热压烧结 ① 一般热压法
1.4 特种陶瓷的烧结
如何改变材料性质：
1、 ＝f(G-12)
G 强度
断裂强度
晶粒尺寸
2、气孔 强度(应力集中点)； 透明度(散射)； 铁电性和磁性。
1.4 特种陶瓷的烧结
收缩
a
收缩
b
c
收缩
1.4 特种陶瓷的烧结
烧结：
陶瓷生坯在高温下的致密化过程和现象的总称;随着 温度的上升和时间的延长，固体颗粒相互键联，晶粒 长大，空隙（气孔）和晶界逐渐减少，通过物质的传 递，其总体积V 、气孔率 、强度 、致密度 ，成 为坚硬的具有某种显微结构的多晶烧结体的过程。
特种陶瓷的成型方法
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。
¾ 这种方法可连续操作，操作周期短，适用于成批生 产。但产品规格受限制，因为加压塑性模不能经常 更换。
目前大量使用的主要是湿袋法。
3.热等静压成型
热等静压也称为高温等静压，是用金属箔代替橡皮 模，用气体代替液体，使金属箔内的粉料均匀受压。 通常所用的气体为氦气、氩气等惰性气体。结。
特种陶瓷的主要成型方法可分为： ① 压力成型方法，如干压成型、冷等静压成型、干袋式
等静压成型等。 ② 可塑成型方法，如可塑毛坯挤压、轧膜成型等。 ③ 浆料成型方法，如料浆浇注、离心浇注、流延成型、
热压铸等。 ④ 注射成型。 ⑤ 其他成型方法。如压滤法、固体自由成型制备技术、
直接凝固注模成型、温度诱导成型、电泳沉积成型等。
挤压成型时将真空练制的泥 料放入挤制机内，这种挤制 机一头可以对泥料施加压力， 另一头装有机嘴即成型模具。 通过更换机嘴，能挤出各种 形状的坯体。也有将挤制嘴 直接安装在真空练泥机上， 成为真空练泥挤压机，挤出 的制品性能更好。
棒和管材的挤压成型
Á 挤压机适合挤制棒状、管状(外形可以是圆形成多 角形，但上下尺寸大小一致)的坯体，然后待晾干 后，可以再切割成所需长度的制品。一般常用挤 制φl～30 mm的管、棒及壁厚可小至0.2mm左右细 管等。随着粉料质量和泥料可塑性的提高，也用 来挤制长100～200mm，厚0.2～3mm片状坯膜，半 干后再冲制成不同形状的片状制品，或用来挤制 100～200孔/cm2的蜂窝状或筛格式穿孔瓷制品。
3 4～ 12 14 17 18 20 25 30 40 50 10
0. 0.3 0.4 0.5 0.6 1.0 2.0 2.5 3.5 5.5 7.5 2
特种陶瓷生产工艺,过程及设备
特种陶瓷生产工艺,过程及设备特种陶瓷，那可是陶瓷家族里的“高精尖”成员呢。
特种陶瓷的生产工艺啊，就像是一场精心编排的舞蹈。
最开始得选原料，这原料可不能随便挑，就好比盖房子选地基材料一样重要。
要是原料选不好，后面的一切都白搭。
这原料啊，得是那些具有特殊性能的粉末，像氧化铝粉末之类的，纯度还得高，杂质就像捣乱的小坏蛋，要尽可能地少。
原料选好后就到了成型这一步。
成型就像是把松散的泥土捏成一个形状。
有好几种成型方法呢。
比如说干压成型，这就像是把面粉使劲儿压实做成饼一样，给原料粉末加上压力，让它变成我们想要的形状，不过这得控制好压力大小，压力小了形状不牢固，压力大了可能就压坏了。
还有注射成型，这个就比较神奇了，就像给原料加上了魔法药水，把原料和粘结剂混合起来，让它们变得像橡皮泥一样，可以捏出各种复杂的形状，像那些有精细内部结构的陶瓷部件就靠这个方法。
再然后就是烧结了。
烧结简直就是给陶瓷来一场烈火中的洗礼。
把成型后的陶瓷放到高温环境里，温度高得吓人，就像把东西放到太阳中心似的。
在这个过程中，陶瓷内部的结构会发生很大的变化，那些粉末之间的空隙会变小，陶瓷会变得更加致密坚硬。
这就像一群分散的士兵，经过训练之后变得紧密团结起来，形成一个坚不可摧的队伍。
烧结的温度、时间等条件都得精确控制，不然这陶瓷的性能就会大打折扣。
说到特种陶瓷的生产过程，那是环环相扣的。
从原料的选择到最后的烧结，每个环节都像是链条上的一环，缺了哪一个都不行。
就像做一道好菜，从选材到烹饪再到最后的调味，少了一步，这菜的味道就不对了。
再讲讲特种陶瓷生产的设备。
那设备啊，就像特种陶瓷的亲密战友。
比如说球磨机，这球磨机就像一个超级大力士在搅拌原料。
里面有很多球，它们不停地滚动、撞击，把原料研磨得细细的，就像把大石头磨成小沙子一样。
还有烧结炉，这烧结炉可不得了，它能提供高温环境，就像一个大火炉，能把陶瓷烧得妥妥当当。
而且这烧结炉的温度控制精度很高，就像一个神枪手，能准确击中目标温度。
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特种陶瓷生产工艺
特种陶瓷是指具有特殊性能和特殊用途的陶瓷材料，其生产工艺相对于普通陶瓷要求更为精细和复杂。
首先，特种陶瓷的原料选取非常重要。
特种陶瓷一般采用高纯度、细粒度的原料，如氧化铝、氧化锆、碳化硅等。
在选料过程中，需要对原料进行分析和筛选，确保其成分和颗粒大小的均匀性，以免对成品陶瓷的性能产生不良影响。
其次，特种陶瓷的成型方法多样。
常见的成型方法包括注塑成型、压制成型、挤出成型等。
其中，注塑成型是一种较为常用的方法，它通过将粉末与有机增塑剂混合，并加热使其变得可塑，再通过注射机将其压入模具中，最后经过高温烘烤使之固化成型。
然后，特种陶瓷的烧结过程一般分为前烧和后烧。
前烧是将成型后的陶瓷坯体在一定温度下进行烘烤，以去除残留的有机物和气泡，并使陶瓷坯体的颗粒结合成坚固的整体。
后烧是在更高的温度下进行，使陶瓷坯体的颗粒进一步熔结，从而增强陶瓷的密度和硬度，提高其力学性能。
最后，特种陶瓷还需要进行后处理工艺。
后处理工艺可以进一步提升特种陶瓷的性能和质量。
常见的后处理工艺包括研磨、抛光、修补、激光加工等。
这些工艺可以使陶瓷表面更加光滑，去除杂质和缺陷，提高陶瓷的抗磨损能力和耐热性。
综上所述，特种陶瓷的生产工艺是一个复杂而精细的过程。
从
原料选取、成型、烧结到后处理，每个环节都需要严格控制和精确操作，以确保特种陶瓷的品质和性能。
只有在专业的工艺指导下，特种陶瓷才能发挥其独特的特性，满足各种特殊用途的需求。