陶瓷凝胶注模成型工艺的研究进展
凝胶注模成型技术
凝胶注模成型技术
凝胶注模成型技术是一种新型的胶态快速成型工艺，由美国橡树岭国家实验室在20世纪90年代初首先发明。
这种技术主要利用有机单体或少量添加剂的化学反应原位凝固成型，获得具有良好微观均匀性和一定强度的坯体，然后再进行烧结制得成品。
凝胶注模成型工艺可以分为水基凝胶注模成型与非水基凝胶注模成型两大体系。
其中，水基凝胶注模成型方法与传统方法类似，简单易行，干燥过程更容易，降低了预混液的粘度，对环境污染小。
非水基凝胶体系常见的溶剂为醇、烃、醚和酮等，采用有机溶剂，不但污染环境，且对于工业生产来说增加了成本。
这种成型技术无需贵重复杂设备，所用模具为无孔模具，且对模具无特殊材质要求，因此是一种低成本成型技术。
同时，它可适用范围广，可制备单一材料或复合材料，对粉体无特殊要求，因此适用于各种陶瓷制品，粗细粒度均可。
凝胶注模成型技术的特点还包括：定型过程与注模的过程是完全分离的，因此成型坯体组分均匀、密度均匀缺陷少，在后续干燥烧结中会保持成型时的比例。
此外，由于坯体在脱模后便具有一定的初始强度，为后期进一步加工制备为更为精密的构件提供了基础条件。
总的来说，凝胶注模成型技术是一种低成本、高效率、环保型的成型工艺，具有广泛的应用前景。
无压烧结SiC凝胶注模成型工艺研究
２１ 实验原 料 ＿
１ 前 言
凝胶 注模成型 （ｅ—ｃｓｎ） ｇｌ ａｔ ｇ 最早 由美 国橡树 岭 ｉ
实 验选 用 的原料 为亚 微 米级 ＳＣ（ ｉ 宁夏机 械研 究
院提供， ０ ０ Ｄ５＝ ． ７
，烧结助剂为 ＢＣ和纳米级炭 ４
黑 ， 胶 浇注 成型 用 的单 体 丙烯 酰 胺 为化 学纯 （ 津 凝 天
Ｄ ｒａ－ ） ａ ｎ ｃ用作浓浆料的分散剂 。 ｖ －
２２ 实 验 工 艺 过 程 ＿
注 ， 是研 究大 多集 中在反 应 烧 结碳 化 硅 陶 瓷 ， 但 采用 不 同粒 度 的 颗粒 级 配 制备 出 固含 量 达 到 ５ｖ １ 而 ０ｏ％， 粘 度低 于 ｌａ 的浆 料并 通 过有 机单 体 的聚 合反 应进 ｐｓ 行 注模 成型 。无压 烧 结 的凝 胶 浇注 成型 却 鲜有 报
化 学试 剂公 司 ） ，交 联剂 和 引发剂 分别为 Ｎ， Ｎ一二 甲 基 双丙烯 酰胺 和过 硫酸 铵 （ 海试 剂厂 ）四 甲基氢 氧 上 ， 化 铵 （ ＭＡ ，５ Ｔ Ｈ）２ ％水 溶 液 （ 海 国 药 集 团化 学 试 剂 上 有 限 公 司 ） 聚 甲 基 丙 烯 酸 胺 （ＭＡＡ， 商 业 名 ， Ｐ
第 ３ 卷第 ４期 １ ２１ ０ ０年 ｌ ２月
《 陶瓷 学报》
Ｊ ＩＲＮＡ Ｌ ０ ０Ｆ ＣＥＲＡＭ Ｉ ＣＳ
Ｖ０． ． １ ３１ Ｎｏ． ４ Ｄ ｅ ．２ ０ ｃ ０１
文 章编 号 ：００ ２ ７ （０ ０ ０ － ５ ４ ０ １０ － ２ ８ ２ １ ）４ ０ ３ — ４
首先将 碳化 硅粉体 、 结助 剂分散 含有有机 单体 烧 丙烯 酰 胺和 交联 剂 Ｎ， 一二 甲基 双丙 烯酰 胺 的水 Ｎ 溶液 中 ， 后进 行球 磨 ， 磨 ｌ 时后 的浆 料边 搅拌 然 球 ２小 边 加 入 引发 剂 过 硫酸 铵 ， 分 搅 拌均 匀后 ， 浆料 注 充 将
陶瓷基复合材料胶态成形工艺研究进展
国内外广泛 重视 。
环 状制 品 （ 括功能梯 度材 料 Ｆ 包 ＧＭ） 对悬 浮体 的固相 ，
体 积分数 没 有严格 的要 求 ， 乎 不需 要 添 加 有机 粘结 几
剂， 这样 就克 服 了因脱 脂 工艺 所 造 成 的不 利 因素 。另
Ｓ Ｃ工艺 。在传 统注 浆成形 的基础 上 ， 究人 员相 继 ］ 研
开发 了离心注 浆成形 、 压力 注浆 成形 、 真空脱 气注 浆成 形 。最 近开发 的一 种原位 成形 技术—— 凝胶 注浆成 形 工艺 即是在注 浆成形 工艺 基础上 发展起 来 的 。 １ １ ｉ 离心 注浆成形 ．． 离 心注 浆 成形 （ 称 Ｃ Ｃ） 将 制 备 好 的 一 定体 简 Ｓ 是
将 ２ 或 ２种 以上 陶瓷显 微 结构 的组 元复 合 起 来 ， 种 这
就是 陶瓷基复合材 料 。 陶瓷基复合 材料 的 制备 工 艺 主要 由粉 体 制 备 、 成 形和烧结 组成 。材 料 成形 过 程 不但 容 易产 生 缺陷 ， ］ 而且很难通 过后续 工 艺得 以弥 补 ， 因此 对材 料 成形 工
摘 要
重 点介 绍 了几 种 主 要 陶 瓷 基 复合 材 料 胶 态 成 形 工 艺 ， 括 注 浆 成 形 、 包 注射 成 形 、 胶 注 模 成 形 、 接 凝 固 注模 成 凝 直
形、 温度 诱 导 絮 凝 成 形 、 解 辅 助 固 化成 形 、 水 电泳 浇 注 成 形 和 溶 胶一 凝胶 法 成 形 。对 上 述 工 艺 的 原 理 、 艺 过 程 及 特 点 进 行 工 了 比较 ， 并提 出 了陶 瓷 成 形 工 艺 的关 键 问题 。
陶瓷注射成型技术
▪ 练泥时间：时间过短则练泥混合效果不好，时间过长则练泥混合效率不高
1) 粉末应专门配制，以求高的极限填充密度和低的成本； 2) 2) 粉末不结块团聚； 3) 3) 粉末外形主要为球形； 4) 4) 粉末间有足够的摩擦力以避开粘结剂脱出后坯件变
形或塌陷，在大多数情况下，自然坡度角应大于55°； 5) 5) 为利于快速烧结，应具有小的平均粒度，一般要
求小于1μm； 6) 6) 粉末本身致密，无内孔隙； 7) 7) 粉末的表面清洁，不会与粘结剂发生化学反应。
立式注射成型机
注射成型机构组成
▪ 可塑化机构（注射机构） ▪ 合模机构（包括模具） ▪ 油压机构 ▪ 电气掌握机构
注射成型模具
注射成型制备氧化锆坯体
注射成型制备氧化锆坯体
注射成型过程中缺陷的掌握
▪ 在注射成型过程中缺陷的掌握基本可从两个方面考 虑：一方面是成型温度、压力和时间三者关系设定； 另一方面是填充时喂料在模腔中的流淌。由于CIM 产品大多数是外形简洁、精度要求高的小尺寸零件， 混料在模腔的流淌就牵涉到模具设计问题，包括进 料口位置、流道的长度、排气孔的位置等，都需对 混料流淌性质、模腔内温度和残余应力分布等参数 有清楚了解。现行计算机充模过程动态模拟，正为 注射成型这一步供应理论指导。
孔洞缺陷
▪ 孔洞，指在生坯的横截面上可以发现的孔隙。 有的是一个近圆形的小孔，有的就进展为几 乎贯穿生坯坯体的中心通孔，这是常见的缺 陷.
凝胶注模法制备多孔陶瓷
凝胶注模法制备多孔陶瓷凝胶注模法是一种制备多孔陶瓷的有效方法。
它是一种将溶液注入到模具中制造陶瓷的技术，最终产生高质量的多孔陶瓷。
下面，我们将了解关于凝胶注模法制备多孔陶瓷的详细信息。
第一步：制备凝胶溶液通过混合有机物和无机物来制备凝胶溶液。
以氮气气氛下使用硝酸鋇（Ba(NO3)2）、硝酸钡（Ba(NO3)2）等成分，添加有机发生剂作为凝胶参与剂混合制备凝胶溶液。
在这种特殊的化学反应中，有机溶剂和无机物质相互作用，在生成凝胶的同时会生成许多有机物质，形成稳定的凝胶溶液。
第二步：凝胶注模凝胶注模是将制备好的凝胶溶液注入模具中，通过材料自身的化学性质和各种物理过程形成假定形态，直到凝胶固化。
注入模具的量决定了陶瓷的孔隙率，而模具的形状则决定了陶瓷的形态。
凝胶注模过程中，需要借助机器设备来控制流量和压力等，确保注入凝胶溶液的均匀性和准确性。
第三步：干燥处理将注入凝胶溶液的模具置于干燥室中，进行加热和干燥处理。
这一步骤的目的是让凝胶固化，彻底去除有机物，促进陶瓷的烧结。
在这个过程中，需要逐渐升高温度并保持一定时间，以防止陶瓷产生裂缝或破裂。
第四步：烧结处理将经过干燥处理的陶瓷置于烧结炉中进行高温烧结处理。
这一步骤将会使陶瓷体进行化学反应，形成完整的晶格结构，以增强陶瓷的物理性能。
此外，烧结还有助于完全脱除内部残留微量有机物质，提高多孔陶瓷的性能并增加孔隙率。
总结凝胶注模法是一种高质量、高效的制备多孔陶瓷的方法。
通过精细的操作和多次循环过程，可以获得紧密排列、孔隙均匀的多孔陶瓷。
这种制备方式可以应用于制备陶瓷过滤器、陶瓷复合材料等领域。
注塑模具成型工艺国内外研究现状及发展趋势
注塑模具成型工艺国内外研究现状及发展趋势一、引言注塑模具成型工艺是现代制造业中常用的一种工艺，其优点在于生产效率高、产品精度高、生产成本低等。
随着科技的不断发展，注塑模具成型工艺也在不断更新换代，越来越多的新材料、新技术被应用到注塑模具成型工艺中。
本文旨在探讨注塑模具成型工艺国内外研究现状及发展趋势。
二、国内外注塑模具成型工艺研究现状1. 国内研究现状中国是世界上最大的制造业大国之一，在注塑模具成型工艺方面也有着较为丰富的经验和技术储备。
目前，国内主要从以下几个方面进行了注塑模具成型工艺的研究：（1）材料研究：随着新材料的不断涌现，国内学者们对于各种材料的性能和适用范围进行了深入研究，并提出了相应的改进方法。
（2）结构设计：在注塑模具成型过程中，结构设计对于产品质量和生产效率起着至关重要的作用。
国内学者们通过对模具结构进行优化设计，使得注塑模具的使用寿命和生产效率得到了大幅提升。
（3）制造工艺：注塑模具成型工艺的制造工艺也是研究的重点之一。
国内学者们通过改进制造工艺，提高了注塑模具的加工精度和表面质量。
2. 国外研究现状在注塑模具成型工艺方面，国外也有着较为丰富的研究经验和技术储备。
目前，国外主要从以下几个方面进行了注塑模具成型工艺的研究：（1）材料研究：国外学者们在材料研究方面做出了很多成果，开发出了许多新材料，并对各种材料的性能进行了深入探究。
（2）结构设计：对于注塑模具结构设计，国外学者们比较重视其可靠性和稳定性，在此基础上进行优化设计，使得注塑模具的使用寿命和生产效率得到了大幅提升。
（3）制造工艺：在制造工艺方面，国外学者们注重提高加工精度和表面质量，采用了许多先进的制造技术，如电火花加工、激光加工等。
三、注塑模具成型工艺发展趋势1. 新材料的应用：随着新材料的不断涌现，注塑模具成型工艺也将会出现更多的新材料应用。
例如，高分子材料、陶瓷材料等都有望在注塑模具成型中得到广泛应用。
2. 智能化制造：随着人工智能技术的不断发展，注塑模具成型工艺也将会实现智能化制造。
凝胶注模成形工艺制备高强度的氧化铝陶瓷
点实 验室 Ｍ ｒ ，ａ ｎ ｙ 授等人提 出的［。 ａｋＡＪｎ ｅ 教 ｕ 它首次将传 艺 要求单体 在一定 条件 下形成 交联 大分子 。形成 聚合 物 统陶瓷工艺 和聚合 物化 学有机 结合起来 。开创 了在陶 瓷 成形 工艺 中利用 高分子单体 聚合进行成形 的技术 ［ 该技 ２ ］ 。
的 反 应 类 型 有 聚 合 和 缩 聚 两 种 形 式 。 由 于 缩 聚 反 应 有 小
分子如水 分子产 生 ，而 本实验 要求 原位 聚合形成 有一定
要求 尽量 减少水 分 ． 因此本 实验 术与传 统的工艺 相 比有 其独特 的优 越性 ：１ 可使 用 于复 形状 和强度 的固状坯体 。 （）
维普资讯
２０ ０６年第 １ ２期
（ １０期 ） 第 ２
佛 山 陶 瓷
５
凝胶注模成形工艺制备高强度的氧化铝陶瓷
江 润 峰 周 竹 发
（ 州 大 学 材 料 学 院 江 苏 苏 州 ２ ５ ２ ） 苏 １ ０ １
摘
要
本文以氧化铝陶瓷为例 ， 研究 探讨 了凝胶注模成形 工艺中制备低粘度 、 固相 含量浓悬浮体 高 凝胶 注模 ， 氧化铝 陶瓷 ， 成形 工艺
Ｌ Ｐ ＥＥ 杂 的部 件成形 ； ２ 坯体 的强度 高 ， 坯 即可加 工成 一 定 采用 聚合反 应 。选 择引 发剂 ／ Ｓ和催 化剂 Ｔ Ｍ Ｄ的催 化 （） 生 体系 ， 过控制 温度 、Ｐ 通 Ａ Ｓ与 Ｔ Ｍ Ｄ的量 、 散剂等控 制反 ＥＥ 分 的形状 ；３ 坯 体较均匀 。其 工艺过程 如图 １ （） 所示 。
的关 键 技 术 ， 论 了分 散 剂 因素 对 粘 度 的 影 响 和 不 同 固相 含 量 对 坯 体 强 度 的 影 响 。 讨
AlN陶瓷的凝胶注模成型及其导热性能
计、 ｘ射 线衍射 仪 、 扫描 电镜 等 对 Ａ １ Ｎ 陶瓷浆料 性 能和 Ａ １ Ｎ 陶瓷 的显 微 组 织与 导 热性 能 进行 研 究． 结果表 明 ： 戊二 醛 浓度 、 ｐ Ｈ值 及 壳聚糖 含量 对凝胶 化 时 间有 影 响 ； 醋 酸含 量 降低 、 固相 含 量 增加 会 使Ａ Ｉ Ｎ 陶瓷浆料 粘度 下降 ； 真 空处理 有助 于 陶瓷 浆料 中 气泡 的去 除 ； Ｙ ２ Ｏ ３ ＋Ｃ ａ Ｆ ２ 烧 结 助 剂 不但 可 以降低 烧 结温 度 ， 还 可有 效 改善 Ａ １ Ｎ 陶瓷 的导 热性 能 ； 固相 含 量 为 ５ ２ ｖ ｏ １ ． ％的 Ａ １ Ｎ 陶瓷坯 体 无压烧
第ｌ ９ 卷
第１ 期
哈 尔 滨 理 工 大 学 学 报
Ｊ ＯＵＲＮＡ Ｌ Ｏ Ｆ ＨＡＲＢ Ｉ Ｎ ＵＮ Ｉ ＶＥＲ Ｓ ｎ ＯＦ Ｓ Ｃ Ｉ ＥＮＣ Ｅ ＡＮＤ Ｔ Ｅ ＣＨＮＯＬ Ｏ ＧＹ
Ｖｏ ｌ ｜ １ ９ Ｎ ｏ ． １ Ｆ ｅ ｂ ．２ ０ １ ４
结后 ， 热 导率达 到 ９ ５ ． ６ Ｗ／ （ ｍ・ Ｋ） ．
关 键词 ： Ａ １ Ｎ陶瓷 ； 凝 胶 注模 ；壳聚糖 ；热导 率 中 图分类 号 ： Ｔ Ｑ １ ７ ４ ． ７ 文献标 志码 ： Ａ 文章编 号 ： １ ０ ０ ７ － ２ ６ ８ ３ （ ２ ０ １ ４ ） ０ １ —０ ０ ９ ５ － ０ ４
２ ０ １ ４年 ２月
ＡＩ Ｎ 陶瓷 的凝 胶 注 模 成 型 及 其 导 热 性 能
何秀兰 ， 唐 丽娜 ， 施 磊 ， 李梦 萱
凝胶注模成型原理
凝胶注模成型原理咱先来说说啥是凝胶注模成型。
你可以想象啊，就像我们小时候玩泥巴，不过这个可比玩泥巴高级多啦。
它呢，是一种制造各种材料零件的方法。
比如说那些超级精密的陶瓷零件啊，或者是一些金属零件，都能用这个方法来做。
那它是咋开始这个神奇的过程的呢？这里面有个很重要的角色，就是陶瓷或者金属的粉末。
这些粉末就像是一群小小的精灵，它们是整个成型的基础。
把这些粉末放进一种特殊的液体里，这个液体就像是粉末精灵们的游泳池。
这个液体里有好多东西呢，有溶剂，有分散剂。
溶剂就像是游泳池里的水，让粉末能在里面自由自在地游动，不会聚在一起打架。
分散剂呢，就像是游泳池里的管理员，它的任务就是让每个粉末精灵都能均匀地分布在液体里，谁也不挤着谁。
然后啊，就到了关键的一步啦。
我们要往这个混合好的液体里加入一种特殊的东西，叫做有机单体和交联剂。
这俩家伙一进去，就像给这个液体施了魔法一样。
有机单体就像是一个个小小的建筑工人，它们准备开始盖房子啦。
交联剂呢，就像是建筑工人手里的工具和连接材料，它能让这些小建筑工人互相连接起来。
这时候，我们再加入引发剂和催化剂。
这俩就像是魔法的启动器。
引发剂就像一把小火柴，一点，就把有机单体这些建筑工人的工作热情给点燃了。
催化剂呢，就像是给这些工人加了个加速器，让他们干活的速度更快啦。
然后这些建筑工人就开始疯狂地工作，它们互相连接起来，形成了一个像蜘蛛网一样的结构。
这个结构可不得了，它会把那些粉末精灵都给困住，就像用网把小鱼都捞起来一样。
慢慢地，这个液体就开始变成像果冻一样的凝胶啦。
这个过程是不是超级神奇呢？这个凝胶就有了一定的形状，而且还能保持住。
就像我们做果冻的时候，它能在模具里变成我们想要的形状，这个凝胶也是一样的道理。
接下来呢，我们要把这个凝胶里的液体给弄出去。
这个过程有点像把果冻里的水给挤出来。
不过这里面有很多科学的方法哦。
比如说可以用干燥的方法，就像把湿衣服晾干一样，把液体慢慢地蒸发掉。
空心涡轮叶片陶瓷铸型凝胶成型工艺及表面质量研究
学位论文独创性说明本人郑重声明：所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及其取得研究成果。
尽我所知，除了文中加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人或集体已经公开发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得西安科技大学或其他教育机构的学位或证书所使用过的材料。
与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。
学位论文作者签名：日期：学位论文知识产权声明书本人完全了解学校有关知识产权的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属于西安科技大学。
学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版。
本人允许论文被查阅和借阅。
学校可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。
同时本人保证，毕业后结合学位论文研究课题再撰写的文章一律注明作者单位为西安科技大学。
保密论文待解密后适用本声明。
学位论文作者签名：指导教师签名：年月日论文题目：空心涡轮叶片陶瓷铸型凝胶成型工艺及表面质量研究专业：机械制造及其自动化硕士生：郭丽萍（签名）指导教师：杨来侠（签名）摘要基于快速成型的整体式陶瓷铸型制备技术为解决空心涡轮叶片的制造难题提供了新途径。
为获取结构完整、高性能的空心涡轮叶片整体式陶瓷铸型，本文重点对铸型陶瓷浆料、真空动态注模成型工艺及铸型表面质量进行了研究。
研究了空心涡轮叶片陶瓷铸型浆料的制备方法。
从陶瓷铸型成型性和烧成性方面考虑，确定了基体材料为电熔刚玉、矿化剂为氧化镁及纳米氧化钇。
实验研究了粗细刚玉粉料配比对陶瓷浆料流动性、铸型收缩率及高温力学性能的影响规律，确定了最佳的粗细粉配比。
通过有机单体含量对凝胶注模工艺的影响实验，实现了陶瓷浆料中有机单体含量的合理调控。
设计正交表L9(34)对浆料流变性能进行了正交实验，结果显示分散剂加入量3wt%,球磨时间1h左右，PH值为9，可制备出低粘度、流动性好的陶瓷浆料。