先进陶瓷材料胶态成型工艺研究进展
纳米陶瓷胶态成型技术研究进展
适合对粉体要求 比较低 的场合 。液相 法设备 简单、 无需 高真空
等苛刻的物理条件 、 放大 、 体纯净 、 易 粉 团聚 少 、 易实 现工 业 化 生 产， 因此 很 有 发 展 前 途 ， 现 在 和 今 后 制 备 纳 米 陶 瓷粉 体 的重 要 是 方法 。
摘要
关键 词
介绍 了纳 米陶瓷的相 关知识 ， 对纳米陶ｅ ４ ＊ 备以及纳米陶瓷成型、 ｋ＠ ＃－ １ ， 烧结等相关技 术研 究进展作 了简
纳米陶瓷 胶态成 型技术 烧结
要 的 综述 ， 体 分 析 了 目前 各 种 纳 米 陶 瓷 胶 态成 型技 术 的 特 点 ， 望 了 纳米 陶瓷 胶 态成 型 技 术 的 发 展 前 景 。 具 展
２ Ｉ ｓ ｉ ｔ ｆＮｕ ｌａ ｙ ｉｓａ ｄ Ｃｈ ｍｉｔ ｙ Ｃｈ ｎ ａ ｅ ｃ ｏ ｇ ｎ ｅ ｉｇ Ｐ ｙ ｉｓ Ｍ ｉｎ ａ ｇ ６ １ ０ ） ｎ ｔ ｕ ｅ ｏ ｃｅ ｒＰｈ ｓｃ ｎ ｅ ｓ ｒ ， ｉ ａ Ａｃ ｄ ｍｉ ｆＥｎ ｉ ｅ ｒｎ ｈ ｓｃ ， ａ ｙ ｎ ２ ９ ０ ｔ
１ ２ ２ 纳 米 陶 瓷 的 成 型 ． ．
纳 米 陶 瓷 的 成 型 是 纳 米 陶 瓷 制 备 工 艺过 程 中 承 上 启 下 的一 个环节 ， 主要 分 为干 法 成 型 和湿 法 成 型 两 类 ， 法 成 型 又 分为 塑 湿 性 成 型 和 胶 态 成 型 。干 法 成 型 的 优 点 在 于 工 艺 简 单 、 作 方 便 、 操 效 率 高 ， 也有 缺点 ， 磨 具 损 耗 大 、 本 高 、 坯 压 块 分 层 、 但 如 成 素 需 要 过 多 的 粘 结 剂 等 【 。湿 法 成 型 的 优 点 在 于 能 够 有 效控 制坯 体 团聚 及 杂 质 的 含 量 ， 少 坯 体 的缺 陷 ， 以 用 于 形状 复 杂 的 陶 瓷 减 可 部 件 的 成 型 ， 缺 点 在 于 成 型 中 所 需 介 质 过 多 、 电 层 状 态 改 其 双 变 、 变状 态改 变 、 坯 密 度 降 低 等 。由 于 干 法 成 型在 成 型复 杂 流 素 部件 、 尺寸 精 度 和 内部 均 匀 性 方 面 都 不 及 湿 法 成 型 ， 因此 湿 法 成 型 成 为 了 目前 研 究 的 热 点 。下 文 将 对 纳 米 陶 瓷湿 法 胶 态 成 型 部 分作进一步介绍 。
陶瓷材料成形工艺研究新进展
粉料 成形 技术 的 目的是为 了得 到 内部均匀 和 高密
度 的坯体 ， 提高 成形 技术 是 提 高 陶瓷 产 品可 靠 性 的关 键步骤 …。成形 是 陶瓷 生 产过 程 中 的一个 重要 步骤 。
等缺 陷 。挤 压 成 形 用 的物 料 以粘 结 剂 和 水 做 塑 性 载 体 ， 其需 用粘 土 以提 高物 料相容 性 ， 尤 故该 工艺仍 广泛
ｃａａｔｒ ｔ ｓｏ ｅｅｔｃ ｎｑ ｅ ｒ ｏ ａｅ Ｔ ｅｋｙｐｏ ｌｍ ｎｃ ｒｍｉ ｒ ｎ ｒｃｓ ｌ ｌ ｎ ｉａ ｄ． ｅａ ｃｉｊｃｉｎｍｏｄｎ ｈ ｒｃｅ ｓｃ ｆｈ ｓ ｈ ｉｕ ｓａｅｃｍｐｒｄ．ｈ ｅ ｒｂｅ ｓｉ ｅａ ｃｆ ｍｉｇｐｏｅｓａｅａｓ ｉｄｃｔ Ｃ ｒｍｉ ｎｅ ｔ ｌｉｇ ｉｉ ｔ ｅ ｏ ＇ ｏ ｅ ｏ
１ １ 挤压成 形 （ ｘ ｕｉ ） ． Ｅ ｔ ｓ ｎ ｒ ｏ
在 新兴 的高技 术领 域都 有着广 泛 的应 用 。然 而 陶瓷所
固有 的高强 度、 高硬 度等 优点 却 同时给 陶瓷件 的成形 、
加 工带来 了很 多 困难 。因此研 究各 种 陶瓷成形 技术 变
得 至关重 要 。
应 用 于传统 耐 火材 料 如炉 管 、 护套 管 以及 一 些 电子 材 料产 品 的成形 生产 。
１２ 压 延 成 形 （ｈ ｅ Ｆ ｒ ｉｇ ． Ｓ ｅｔ ｏ ｎ ） ｍ “ｊ
成形 过程 就是将分 散 体系 （ 粉料 、 塑性 物料 、 浆料 ） 转变
为具 有一 定几何 形 状 和 强 度 的块 体 ， 称 素 坯 。成形 也
ｏ ｏ ｐａｔｃ ｓｕ ｒ ｆｗａｅ ａｅ ｉ ｎｒｄ ｃ ｄ ｔｏ． ｆｎ ｎ ｌｓｉ ｌｒｙ ｏ ｔｒｂ ｓ ｓｉ ｔ ｕ ｅ ｏ ｏ
新型陶瓷材料的制备与性能研究
新型陶瓷材料的制备与性能研究陶瓷材料作为一种重要的功能材料，在各个领域得到了广泛的应用。
为了满足不断变化的需求，研究人员致力于开发新型陶瓷材料，并对其制备方法和性能进行深入研究。
本文将从制备方法和性能方面探讨新型陶瓷材料的研究进展。
一、新型陶瓷材料的制备方法1.1 传统方法传统陶瓷制备方法主要包括压制成型、烧结和热处理等步骤。
这种方法已经在工业生产中得到了广泛应用，但由于制备工艺复杂、能耗高等问题，需要进一步改进和优化。
1.2 溶胶-凝胶法溶胶-凝胶法是一种新兴的制备方法，它利用溶胶与凝胶转化的反应过程来制备陶瓷材料。
该方法具有低成本、易于控制成分和形貌等优点，可以制备出高纯度、均匀分散的纳米陶瓷粉体。
1.3 激光技术激光技术是一种快速成型技术，在陶瓷材料制备中也得到了广泛的应用。
利用激光束对陶瓷材料进行扫描烧结，可以实现快速成型和精确控制形状的目的。
激光技术制备的陶瓷材料具有高致密性、优异的力学性能和优良的光学性能。
二、新型陶瓷材料的性能研究2.1 机械性能新型陶瓷材料通常具有优异的硬度和抗磨损性能，可以应用于刀具、轴承等高强度、高硬度要求的领域。
为了评估材料的机械性能，常常进行硬度测试、抗弯强度测试和磨损测试等实验。
2.2 热性能陶瓷材料的热性能主要包括热膨胀系数、热导率和热稳定性等。
研究人员通过热导率测试和热膨胀系数测试等方法，评估材料在高温条件下的稳定性和性能。
2.3 电性能对于电功能材料而言，电性能是其最重要的性能之一。
新型陶瓷材料通常具有优异的绝缘性能、介电常数和电阻率等。
研究人员可以通过介电常数测试、电阻率测试和绝缘性能测试来评估材料的电性能。
2.4 光学性能光学性能是一种重要的陶瓷材料性能，新型陶瓷材料常常具有高透光率、低散射率和优异的光学透明性。
研究人员通过透射率测试、散射率测试和光学透明性测试等方法，评估材料的光学性能。
三、新型陶瓷材料的应用前景随着科学技术的发展和工业需求的增加，新型陶瓷材料在各个领域的应用前景非常广阔。
结构陶瓷的新型凝胶注模成型技术研究与进展
为 目前国内外应用最多的是丙烯酰胺体系具有一定
的毒性 ，不利 于人体 健康 和环 境保护 。尽 管后来 Ｍ．
Ａ．ａ ｎ ｙ和 Ｏ Ｏ． Ｊｎ ｅ ． Ｏｍａ ｅ ） 发 了 一 系 列 的 低 毒体 ｔ｜ ｅ３ 开
１ 多糖 类 高分 子 凝胶 注模 成 型
许多从动植物 中提取的多糖类高分子都具有良
１（ ． ）
固相 含 量 （ ｏ ｖｌ ％）
图 ４ 干 燥 收 缩 和 素 坯 密度 与 浆 料 固相 含 量 关 系
收稿 １ ： １— １１ ３ ２ １０— ９ 期 ０
通讯联系人： 谢志鹏 ， — ａ ： ｚ ＠ｍ ｉｔｎ ｈ ａ ｄ ． Ｅ ｍ ｉ ｘｐ ａ ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱｉ ｕ ． ｕ ｎ ｌ ｌ ｇ ｅ ｃ ｓ
脂糖 、 明胶 、 果胶 、 卡拉胶 （ 角叉藻胶 ） 等具有热溶胶
《 陶瓷学报） ０ １年第 ２期 ） １ ２
３３ １
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图 ２ 琼 脂 糖 凝 胶 成 型 陶 瓷涡 轮 转 子
Ｆ ｇ ２ Ｃｅ ａｍｉ ｕ ｂ ｎ ｏ ａ ｏ ｅ ａ ｔ ｒ ｍ ｇ ｏ ｅ ｉ． ｒ ｃ ｔ ｒ ｉ ｅ ｒ ｔ ｔ ｒｇ ｌ ｓ ｏ ａ ａｒ ｓ ｃ ｆ
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图 ３ 涡 轮 转 子 坯 体 的 密 度 分 布
Ｆ ｇ ３ Ｂｕ ｋ ｄ ｎ ｉ ｉｔｉ ｔ ｎ ｏ ｈ ｒ ｅ ｅ ａ ｃ ｔ ｒ ｉ ｅ ｉ ． ｌ ｅ ｓｔ ｄｓ ｒ ｙ ｂｕ ｉ ｆ ｅ ｇ ｅ ｎ ｃ ｒ ｍｉ ｕ ｂ ｎ ｏ ｔ ｒ ｔｔ ｏ ｙ ｏ ａ ｏｒｂ ｄ
先进陶瓷材料的制备及其性能研究
先进陶瓷材料的制备及其性能研究随着科学技术的进步，新型材料在各个领域被广泛应用。
陶瓷材料作为一种重要的先进材料，在工业生产过程中起着不可替代的作用。
近年来，随着人们对先进材料性能要求的不断提高，制备先进陶瓷材料的技术也得到了突破性的进展。
本文将探讨陶瓷材料制备和性能研究的最新进展。
一、先进陶瓷材料制备技术1.1 溶胶-凝胶法溶胶-凝胶法是制备先进陶瓷材料的常用方法。
该方法可制备出具有高纯度、尺寸均一、微观结构可控等优良性能的陶瓷材料。
该方法的主要原理为：将溶解在溶剂中的陶瓷原料通过水解、聚合、焙烧等步骤形成凝胶体，然后在高温下进行烧结，最终制备出所需的陶瓷材料。
1.2 稀土元素掺杂技术稀土元素掺杂技术是通过添加一定量的稀土元素，使得陶瓷材料具有更好的物理和化学性质。
该技术不仅可以提高陶瓷材料的机械性能、高温稳定性和导电性能，而且可以增加陶瓷材料对光的吸收和放射能力，从而拓展其在光电技术中的应用。
1.3 摩尔堆叠法摩尔堆叠法是近年来新兴的一种陶瓷材料制备技术。
该方法通过将不同的陶瓷颗粒按一定的比例堆叠在一起，并在高温下进行烧结，形成纤维状或片状的陶瓷材料。
该方法可以有效地控制陶瓷材料的形状和尺寸，从而提高其力学强度和耐磨性。
二、先进陶瓷材料性能研究2.1 陶瓷材料的韧性研究陶瓷材料在过去通常被认为是脆性材料，其力学性能与韧性相对较差。
如今，随着陶瓷材料制备技术的不断进步，一些新型陶瓷材料具有较好的韧性。
例如，采用硅酸盐陶瓷基质和碳纤维增强材料制备的陶瓷复合材料，具有较高的韧性和耐磨性，逐渐成为工程领域的热门材料。
2.2 陶瓷材料的电性能研究随着电子技术的飞速发展，陶瓷材料在电子工业中的应用愈加广泛。
例如，碳化硅陶瓷被认为是一种重要的基础材料，被广泛用于高温高压条件下的电器元件、传感器和电磁学器件中。
此外，氧化锆等陶瓷材料也被用于制备电容器、压电器件等高性能电子元器件，具有广阔的应用前景。
2.3 陶瓷材料的光学性能研究陶瓷材料在光电技术领域的应用也日益受到重视。
陶瓷材料成型工艺研究新进展
１Hale Waihona Puke 前 言陶瓷作为一种重要的结构材料，具有高强度、 高硬度、耐高温、耐腐蚀等优点，无论在传统工业 领域还是在新兴的高技术领域都有着广泛的应用。 然而陶瓷所固有的高强度、高硬度等优点却同时给 陶瓷件的成型、加工带来了很多困难。因此研究各 种陶瓷成型技术变得至关重要。
粉料成型技术的目的是为了得到内部均匀和高 密度的坯体，提高成型技术是提高陶瓷产品可靠性
工业与实践
Ｉｎｄｕｓｔｒｙ ａｎｄ Ｐｒａｃｔｉｃｅ
陶瓷材料成型工艺研究新进展
崔静涛 兰新哲 王碧侠 宋永辉 张 静
（西安建筑科技大学贵金属工程研究所 西安 ７１００５５）
摘 要：陶瓷制造经历数千年历史，当前阻碍陶瓷材料进一步发展的关键之一是成型工艺技术没有突破。本 文介绍了胶态成型、固体无模成型工艺及气态成型，对上述工艺的原理、工艺过程及特点进行比较，提出了陶瓷成 型工艺的关键问题。并介绍了水基非塑性浆料的注射成型新工艺。
ｍ＝Ｃ （μｅ·Ｅ·ｔ）
其中ｍ为沉积质量，μｅ 为电泳迁移率，Ｃ 为 陶瓷浆料的固相体积含量，ｔ为沉积时间。
·１２·
在传统注浆成型的基础上，相继发展产生了新的压 滤成型（Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ）和离心注浆成型 （Ｃｅｎｔｒｉｆｕｇａｌ Ｃａｓｔｉｎｇ），借助于外加压力和离心 力的作用，来提高素坯的密度和强度，避免了注射 成型中复杂的脱脂过程，但由于坯体均匀性差，因 而不能满足制备高性能高可靠性陶瓷材料的要求。
水解辅助固化成型（简称ＨＡＳ）结合了水泥性 物质的硬化、直接凝固注模成型（ＤＣＣ）和凝胶注 模成型（ＧＣ）的优点，此方法建立于ＡｌＮ等物质在
２００７．５
Ｃｅｒａｍｉｃｓ Ｓｃｉｅｎｃｅ ＆ Ａｒｔ
热激法下的加速水解。反应式为： ＡｌＮ ＋ ３Ｈ２Ｏ ＝ Ａｌ（ＯＨ）３ ＋ ＮＨ３ ＡｌＮ加入陶瓷浆料之后发生热水解，浆料中的
先进陶瓷材料胶态成型工艺研究进展
作者简介 ： 张学军 ， ７ 年 出生 ， １ ３ ９ 博士研究生 ， 主要从事陶瓷成型方面的研究工作
一
１ ６一
宇航材料工 艺 ２ ０ ０ ６年 第 １ 期
维普资讯
生产 ， 对于形状简单和轴对称几何形状产品的生产 ， 成本较传统方法高 ， 而且制造 大尺寸零件较 困难 。 因此 ， 优化工艺 ， 制备无缺陷高性能的产品是该技术
２２ 注 浆成型 （ Ｃ） ． Ｓ
高注射压力会使湿坯内产生更高的残余应力 ， 内应力在随后的热处理 中形成缺 陷， 响最终制品 影 性能 。 为此 ，Ｏ多 年 前 ， ｒ ｏｓｉ 明 了低 压 注 射 ６ Ｇｉ ｖｋ 发 ｂ 成型工艺 。Ｌ Ｉ Ｊ ＰＭ几乎与传统 Ｈ Ｉ ＰＭ相同， 主要不 同在于其注射压力为 Ｏ３ Ｏ ７Ｍ ａ而传统 Ｈ Ｉ ．５一 ． Ｐ ， ＰＭ 压力为 ７～ ０Ｍ ａ ７ Ｐ 。较低 的成型压力使成型机器和 模具有很大改变 ， 进而又形成了技术上的不同： 模具 设计 简单 、 尺寸 偏差 小 、 混合物 易排 气等优 点 。除 了 等静压 ， 其他高压工艺在成型阶段 ， 压件 中都会产生 密度变化 ， 只有低压成型坯体内无密度变化。Ｌ Ｉ ＰＭ 装置 见 图 １ 。
２ １ 注射成 型 （ Ｉ ） ． ＰＭ
２ １１ 传统高压注射成型（ ＰＭ ） ．． ＩＩ ｔ
收稿 １期 ： ０ １ ０ ； ３ ２ ４— ２— ９ 修回 日期：０ ５ ０ １ ０ ２０ — ４— １
艺简单 、 易控制等优 点成 为最常用 的脱除黏结 剂的 方法。 陶瓷注射成型多用 于小尺寸 、 复杂形状制件的
一
先进 陶瓷的快速发展引起 了人们对批量生产机 加工复杂形状制件的新成型技术方 面的兴趣 ， 在制
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 。
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2、陶瓷胶态成型方法
2.3 凝胶注模成型(Gel Casting)
GC工艺是美国橡树岭国家实验室于上个世纪 90年代末发明的一种新颖的陶瓷近净尺寸成型技。 该工艺将传统注浆工艺和聚合物化学结合起来， 利用有机单体原位聚合固定陶瓷粉末，浆料充模 过程和混合物固化过程分开进行。具体工艺流程 见图2。
2、陶瓷胶态成型方法 、
注射成型工艺流程图
2、陶瓷胶态成型方法 、
2.2 注浆成型(Slip Casting) SC工艺利用石膏模具的吸水性，将制 得的陶瓷浆料注入多孔质模具，由模具 的气孔把浆料中的液体吸出，而在模具 中留下坯体。该工艺成本低、过程简单、 易于操作和控制。但坯体形状粗糙，注 浆时间较长，坯体密度、强度不高。常 用来制备简单压制或注射成型无法得到 的复杂形状制品，也可作为小批量生产 的方法。
胶注模成型工艺流程图 （Flow chart of gel casting）
2、陶瓷胶态成型方法 、
2.4 直接凝固注模成型（Direct Coagulation Casting）
DCC技术基于内部化学反应(改变悬浮液pH 值，或增加离子强度)使分散颗粒的表面电荷降 低，进而悬浮体变得不稳定的机制。根据 DLVO理论，利用生物酶催化反应等方法，使 预先加到浆料中的少量物质发生化学反应，放 出氢离子或高价金属离子，改变浆料的Zeta电 位，从而控制陶瓷泥浆胶体的分散--凝聚状态， 使其固化成型。
先进陶瓷材料胶态成型工艺研 究进展
报告提纲 1、前言 2、陶瓷胶态成型方法 3、陶瓷胶态成型仍需解决的问题
1 、前言
陶瓷材料尤其是高性能陶瓷具有高强度、高 硬度、耐高温、抗氧化等一系列优异性能，故 而在航空航天、新材料、电子、生物工程等方 面具有很好的应用前景。陶瓷材料成型过程不 但容易产生缺陷，而且很难通过后续工艺得以至关重要。 着重介绍了几种陶瓷胶态成型工艺的成型原 理、基本工艺及特点，并提出了目前陶瓷成型 方法面临的主要问题。
2、陶瓷胶态成型方法 、
直接凝固注模成型工艺流程图 （Flow cleft of direct coagulation casting）
3、陶瓷胶态成型仍需解决的问题 、
目前，虽然陶瓷胶态成型工艺已取得很 大进展，但仍面临几个急需解决的问题。 (1) 制备分散良好，低黏度、高固相含量 的浆料。浆料的分散状态对此后的脱脂、 烧结都有很大影响，而且浆料分散状态 不好很难提高粉体的含量、制得良好的 最终制品。而对于不同粉体分散剂的选 择目前多为经验性的。
3、陶瓷胶态成型仍需解决的问题 、
(2) 脱脂问题。不论是有机黏结剂体系还 是水基浆料都存在脱除添加剂的问题， 目前，常用的热脱脂方法还不能形成一 个通用的有规律可寻的脱脂制度。对于 脱脂理论的解释还不够深入，脱脂引起 一系列缺陷仍是湿法成型中无法克服的 问题
3、陶瓷胶态成型仍需解决的问题 、
(3)溶剂类型的转变。为了解决有机溶 剂有毒且成本高的不足，现今，研究人 员对于不同成型工艺都在尝试使用无毒、 低成本的水基体系。而水基浆料固相含 量低、干燥收缩大、坯体容易开裂等不 足是急需解决的问题。
2、陶瓷胶态成型方法 、
2.1 注射成型(Powder injection molding ) 该技术应用塑料工业中注射成形的原理， 将陶瓷粉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 具成型再脱除粘结剂后烧结全致密化而 制得各种零部件。下图为工艺流程图
2、陶瓷胶态成型方法 、