北方民族大学课程设计报告
系（部、中心）材料科学与工程学院姓名学号
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北方民族大学教务处
目录
1 产品简介 (1)
1.1 碳化硅陶瓷的进展情况 (1)
1.1.1 碳化硅行业进展现状 (1)
1.2 SiC结晶形态和晶体结构 (2)
1.3 氮化硅陶瓷的用途 (2)
1.4 本方案的目的及意义 (3)
2 工艺概述 (3)
2.1 SiC原料的制备 (3)
2.1.1 原料配方 (3)
2.1.2 浆料的制备过程 (4)
2.1.3 喷雾造粒 (4)
2.2 碳化硅陶瓷的成型 (4)
2.2.1 钢模压制成型 (4)
2.3 碳化硅陶瓷的烧结 (4)
2.3.1 SiC陶瓷烧结特点 (5)
2.3.2 添加剂的作用 (5)
2.3.3 SiC的烧结方法 (6)
2.4 加工方法要求 (10)
2.4.1 砂轮的选择 (10)
2.4.2 磨削参数的选择 (10)
2.4.3 冷却液的选择及加工 (11)
3 生产技术要求 (11)
3.1 SiC粉体的制备技术要求 (11)
3.2 喷雾造粒的技术要求 (11)
3.3 坯料的成型技术要求 (12)
3.3.1 成型方法要求 (12)
3.3.2 干压成型工艺参数操纵 (13)
3.4烧结技术要求 (13)
4 生产设备 (14)
4.1 生产设备的选择 (14)
4.2 设备详述 (14)
4.2.1 三维混料机 (14)
4.2.2 喷雾干燥机 (16)
4.2.3 干压成形机 (18)
4.2.5 抛光机 (20)
4.2.6 HZ-Y150型周密卧轴矩台平面磨床 (21)
4.2.7 显微硬度计 (22)
5 SiC陶瓷性能检测及结果分析 (24)
5.1 SiC陶瓷原料 (24)
5.1.1 粉料性能检测 (24)
5.1.2 结果分析 (24)
5.1.3 SiC陶瓷环的性能 (26)
6 参考文献 (28)
7 小结 (29)
1 产品简介
1.1 碳化硅陶瓷的进展情况1.1.1 碳化硅行业进展现状
中国是碳化硅（SiC）的生产大国和出口大国，2009年碳化硅总产量达53.5万吨左右，占全球总数的56.3%，居世界第一。我们可能，2010年截止9月份仅绿碳化硅产量就将达到80万吨。碳化硅行业产量大，但缺乏竞争力。尽管产量足够供应，中国制造的碳化硅产品大部分是低端和初步加工，关于某些需求供应高附加值的成品和深加工产品存在专门大的差距。尤其是高性能工程陶瓷、用以高端的研磨粉等产品的供应还远远没有满足，核心技术大多仍由日本操纵。要紧依旧靠进口弥补国内市场的不足。随着传统矿物质能源日益枯竭，以太阳能电池为代表的光伏产业得到迅速进展。据我国正在制定的《新兴能源产业进展规划》显示，到2020年可再生能源消费占一次能源消费中的比例要达到15%，光伏产业进展趋势总体呈现稳中有升。碳化硅是光伏产业链上游环节——晶硅片生产过程中的专用材料，受光伏行业进展的带动，碳化硅行业通过产品结构升级和下游需求的扩展带来了一些机会。尽管如此，由于碳化硅生产属于高耗能、高污染，受到能源短缺的阻碍和国家能源节约的政策阻碍，还有一些具体审查和批准新项目受到闲置，比如低电价优惠的有关政策差不多被取消；目前国家严格操纵新项目，原有6300KVA以下规模的碳化硅冶炼要求强制关停。因此碳化硅行业的以后进展将面临专门多
不确定性。
1.1.2 碳化硅行业展望
碳化硅行业要解决进展中资源、环境等方面的压力，应该着眼于技术引领行业进步。在碳化硅生产中，关注生产制造的绿色、低碳化。依靠技术升级，提高生产规模，利用规模优势降低单位能耗；注重生产过程中如碳化硅回收、粉尘处理、水的循环再利用等，降低资源利用。依照我们预测，可能2010年，市场对绿碳化硅块需求量将突破120万吨。耐火材料和磨料磨具是碳化硅的传统低端应用领域，附加值低，碳化硅本身用途极为广泛，加强其新用途、新应用市场的开发，拓宽经营思路，是碳化硅行业今后健康进展的必由之路。
1.2 SiC结晶形态和晶体结构
碳化硅是共价键特不强的化合无，其晶体结构的差不多结构单元是SiC4和SiC4配位四面体，通过定向的强四面体SP键结合在一起，并有一定程度的极化。Si的电负性1.8，C的电负性为2.6，由此能够确定Si-C键的离子键性仅占12%左右。四面体共边形成平面层，并以定点与下一叠层四面体相连形成三维结构，由于四面体的堆积次序的不同，能够形成不同的结构，至今已发觉几百种变体，常见的晶型有六方晶系的α－Si和立方晶
系β－SiC。α－Si有上百种变体，其中最要紧的是4H、6H、15R、
等。4H、6H属于六方晶系，在2100℃和2100℃以上是稳定的；
15R-SIC为菱面（斜方六面）晶系，在2000℃以上是稳定的。(H
和R代表六方和斜方六面型)。β－SiC只有一种，属立方晶系，
密度为 3.215g/cm3 。β－SiC在2100℃以下是稳定的，高于2100℃时，β－SiC开始转变为α－Si，转变速率专门慢，到2400℃转变速率迅速，这种转变在一般情况下是不可逆的，在2000℃以下合成的SIC要紧是β－SiC，在2200℃以上合成的要
紧是α－Si，而且以6H为主。
1.3 氮化硅陶瓷的用途
表1-1 碳化硅陶瓷的要紧用途
工业领域使用领域要紧用途性能特点
石油高温液高压摩擦喷嘴、轴承、阀片、密闭件耐磨损抗腐蚀化学强酸强碱氧化高温密封件、轴承、泵套筒管道耐磨损、抗腐蚀
宇航高温燃烧室部件、涡轮转子燃气机叶
片、火箭喷嘴、火箭燃烧室内衬低摩擦、高强度、耐热冲击、高热稳定性耐腐蚀
汽车油摩擦阀系列元件低摩擦、耐磨损钢铁高温空气燃烧嘴耐高温、耐腐蚀造纸纸浆废液纸浆密封件、轴承、套筒低摩擦、耐磨损
耐腐蚀
电子散热集成电路基板、封装材料高热导、高绝缘机械研磨滑动旋转内衬泵零件、喷砂嘴、轴承阀耐磨损、耐腐蚀、
高硬度、低摩擦激光高温反射屏高刚度、高稳定性核能含硼高压水密闭件、轴套耐辐射
加工成型过程拉丝模耐磨损、耐腐蚀硅酸盐高温电炉发热体高热稳定性
冶金高温热交换器耐高温
1.4 本方案的目的及意义
碳化硅陶瓷的耐化学腐蚀性好、强度高、硬度高，耐磨性能
好、摩擦系数小，且高温力学性能(强度、抗蠕变性等)是已知陶
瓷材料中最佳的。热压烧结、无压烧结、热等静压烧结的碳化硅
材料,其高温强度可一直维持到1600℃，是陶瓷材料中高温强度
最好的材料。因而是制造密封环的理想材料。它与石墨材料组合
配对时，其摩擦系数比氧化铝陶瓷和硬质合金小，因而可用于高
PV值，特不是输送强酸、强碱的工况中使用。本方案通过以下
制备工艺，制备出满足以上要求的碳化硅陶瓷密封环。
2 工艺概述
2.1 SiC原料的制备
2.1.1 原料配方
98%的亚微米α-SiC 粉，其平均粒径为0.6ｕm SiC粉：
385.6g,酚醛树脂：24.03 g，HT树脂:38.57 g (用20ml水溶解)，
油酸：4ml ，B4C:4.04g，聚胺脂球磨介：800.96g，乙醇：140ml，Darayn-c 1ml,蒸馏水240ml(PH>10)+20 ml。
2.1.2 浆料的制备过程
将按配比称好的亚微米级 SiC 粉、蒸馏水（加240 ml，留20ml溶解HT）B4C、无水乙醇（由于酚醛的粘度专门大，专门容易粘在器壁上，最好用乙醇溶解酚醛树脂后再一起加入）、聚胺脂球放入硬质塑料罐,然后分不将作为粘结剂、增塑剂和润滑剂的有机添加剂酚醛树脂、Darayn-c 油酸按比例加入后放到三维混料机初混2h。
2.1.3 喷雾造粒
将初混好的料浆进行喷雾造粒，喷雾造粒时, 为了保持浆料的均匀性, 利用磁力搅拌器边搅拌边进料。浆料通过低喷式压力喷嘴雾化, 按混流方式与热空气混合并被干燥形成颗粒粉料。干燥过程中要紧操纵的工艺参数有浆料的固含量、粘结剂的含量、进出口温度、压力及进料速率等。喷雾造粒结束后，测量其流淌性和松装密度。
陶瓷的生产工艺流程 一、陶瓷原料的分类 （1）粘土类 粘土类原料是陶瓷的主要原料之一。粘土之所以作为陶瓷的主要原料，是由于其具有可塑性和烧结性。陶瓷工业中主要的粘土类矿物有高岭石类、蒙脱石类和伊利石（水云母）类等，但我厂的主要粘土类原料为高岭土，如：高塘高岭土、云南高岭土、福建龙岩高岭土、清远高岭土、从化高岭土等。 （2）石英类 石英的主要成分为二氧化硅（SiO ），在陶瓷生产中，作为瘠性原料加入到陶瓷坯料中时， 2 在烧成前可调节坯料的可塑性，在烧成时石英的加热膨胀可部分抵消部分坯体的收缩。当添加到釉料中时，提高釉料的机械强度，硬度，耐磨性，耐化学侵蚀性。我厂的石英类原料主要有：釉宝石英、佛冈石英砂等。 （3）长石类 长石是陶瓷原料中最常用的熔剂性原料，在陶瓷生产中用作坯料、釉料熔剂等基本成分。在高温下熔融，形成粘稠的玻璃体，是坯料中碱金属氧化物的主要来源，能降低陶瓷坯体组分的熔化温度，利于成瓷和降低烧成温度。在釉料中做熔剂，形成玻璃相。我厂的主要长石类原料有南江钾长石、佛冈钾长石、雁峰钾长石、从化钠长石、印度钾长石等。 二、坯料、釉料制备 （1）配料 配料是指根据配方要求，将各种原料称出所需重量，混合装入球磨机料筒中。我厂坯料的配料主要分白晶泥、高晶泥、高铝泥三种，而釉料的配料可分为透明釉和有色釉。 （2）球磨 球磨是指在装好原料的球磨机料筒中，加入水进行球磨。球磨的原理是靠筒中的球石撞击和磨擦，将泥料颗料进行磨细，以达到我们所需的细度。通常，坯料使用中铝球石进行辅助球磨；釉料使用高铝球石进行辅助球磨。在球磨过程中，一般是先放部分配料进行球磨一段时间后，再加剩余的配料一起球磨，总的球磨时间按料的不同从十几小时到三十多个小时不等。如：白晶泥一般磨13个小时左右，高晶泥一般磨15-17小时，高铝泥一般磨14个小时左右，釉料一般磨33-38小时，但为了使球磨后浆料的细度要达到制造工艺的要求，球磨的总时间会有所波动。
烧结碳化硅方式对比__烧结碳化硅分类 烧结碳化硅烧结方式有哪三种呢？烧结碳化硅的三种烧结方式虽然各有千秋，但是在科技发展如此迅速的今天，迫切需要提高碳化硅陶瓷的性能，不断改进制造技术，降低生产成本，实现碳化硅陶瓷的低温烧结。以达到降低能耗，降低生产成本，推动碳化硅陶瓷产品产业化的目的。山东中鹏特种陶瓷有限公司生产的烧结碳化硅具有碳化硅材料耐强腐蚀性、耐磨性、高导电性、高温稳定性等性能，在新能源、化工、船舶及科研国防军事技术等领域应用。 【烧结碳化硅分类】 （1）无压烧结 无压烧结被认为是SiC烧结有前途的烧结方法，根据烧结机理的不同，无压烧结又可分为固相烧结和液相烧结。S.Proehazka通过在超细β-SiC粉体（含氧量小于2）中同时加入适量B和C的方法，在2020℃下常压烧结成密度高于98的SiC烧结体。A.Mulla等以Al2O3和Y2O3为添加剂在
1850-1950℃烧结0.5μm的β-SiC(颗粒表面含有少量SiO2)，获得的SiC陶瓷相对密度大于理论密度的95，并且晶粒细小，平均尺寸为1.5μm。 （2）热压烧结 不添加任何烧结助剂，纯SiC只有在极高的温度下才能烧结致密，于是不少人对SiC实行热压烧结工艺。关于添加烧结助剂对SiC进行热压烧结的报道已有许多。Alliegro等研究了B、Al、Ni、Fe、Cr等金属添加物对SiC致密化的影响，发现Al和Fe是促进SiC热压烧结有效的添加剂。https://www.doczj.com/doc/729572100.html,nge 研究了添加不同量Al2O3对热压烧结SiC的性能影响，认为热压烧结致密是靠溶解--再沉淀机理。但是热压烧结工艺只能 制备形状简单的SiC部 件，而且一次热压烧结过 程中所制备的产品数量 很小，因此不利于工业化 生产。 (3)反应烧结 反应烧结SiC又称自结 合SiC,是由a-SiC粉和 石墨粉按一定比列混合压成坯体后,加热到1650℃左右,同时熔渗Si或通过气相Si渗入坯体,使之与石墨起反应生成β-SiC,把原来存在的a-SiC颗粒结合起来。 【烧结碳化硅方式对比】 1.热压烧结：只能制备简单形状的碳化硅部件，生产效率低，不利于大规模商业化生产。 2.无压烧结（常压烧结）：能生产复杂形状和大尺寸碳化硅部件，是目前普遍认可的有优势的烧结方法。 3.反应烧结：能制备复杂形状的碳化硅部件，烧结温度低，但是产品高温性能不佳。 特点:如果允许完全渗Si,那么整个过程中可获得气孔率为零,无几何尺寸变化的材料。
陶瓷制作工艺流程 在陶瓷民俗博览区古窑景区错落有致的分布着古制瓷作坊、古镇窑、陶人画坊。在作坊里可见到“手随泥走，泥随手变”，巧夺天工的拉坯成型；在镇窑里，可看到神奇的松柴烧瓷技艺，从中领略到景德镇古代手工制瓷的魅力。在古窑，我们看到了练泥、拉坯、印坯、利坯、晒坯、刻花、施釉、烧窑、彩绘、釉色变化等 练泥：从矿区采取瓷石，先以人工用铁锤敲碎至鸡蛋大小的块状,再利用水碓舂打成粉状，淘洗，除去杂质，沉淀后制成砖状的泥块。然后再用水调和泥块，去掉渣质，用双手搓揉，或用脚踩踏，把泥团中的空气挤压出来，并使泥中的水分均匀。这一环节在古窑里我没有见到，深感遗憾，于是我在前往三宝村途中仔细寻觅，有幸亲眼目睹。这种瓷石加工方法历史悠久,应与景德镇制瓷历史同步。
拉坯：将泥团摔掷在辘轳车的转盘中心，随手法的屈伸收放拉制出坯体的大致模样。拉坯是成型的第一道工序。拉坯成型首先要熟悉泥料的收缩率。景德镇瓷土总收缩率大致为18—20%,根据大小品种和不同器型及泥料的软硬程度予以放尺。由于景德镇瓷泥的柔软性,拉制的坯体均比之其他黏土成型的要厚。拉坯不仅要注意到收缩率,而且还要注意到造型。如遇较大尺寸的制品,则要分段拉制,从各个分段部位,可看出拉坯师傅的技艺好坏和水平高低。景德镇陶瓷的特殊美感和瓷文化的形成是与其独特的材质、工艺等有着密不可分的联系,甚至在某种程度上说:景德镇瓷器名扬天下,除当地“天赐”的优质黏土之外,基本上是那些“鬼斧神工”的技艺将这些普通的“东西”变成了人类的“宠物”。由此,真正被“神灵”护佑着的正是这制瓷技艺的不断分工、进化和传承。这千年相传的技艺造就和组成了人类陶瓷史甚至是文明史上最耀眼的光环,这光环让人炫目,也让人敬畏。
一、陶瓷生产过程的特点 陶瓷产品的生产过程是指从投入原料开始，一直到把陶瓷产品生产出来为止的全过程。它是劳动者利用一定的劳动工具，按照一定的方法和步骤，直接或间接地作用于劳动对象，使之成为具有使用价值的陶瓷产品的过程。在陶瓷生产过程的一些工序中，如陶瓷坯料的陈腐、坯件的自然干燥过程等。还需要借助自然力的作用。使劳动对象发生物理的或化学的变化，这时，生产过程就是劳动过程和自然过程的结合。 一般来说，陶瓷生产过程包括坯料制造、坯体成型、瓷器烧结等三个基本阶段。同时陶瓷生产过程的组成可按生产各阶段的不同作用分为生产技术准备过程、基本生产过程、辅助生产过程和生产服务过程。 作为社会化大生产的陶瓷生产过程，和其他一些行业的生产过程相比较，具有以下几个特点： 1．陶瓷生产过程是一种流程式的生产过程，连续性较低。陶瓷原料由工厂的一端投入生产，顺序经过连续加工，最后成为成品，整个工艺过程较复杂，工序之间连续化程度较低。隧道窑虽然是连续生产，但其速度尚不能与成型工艺的流水作业线相配合，需要做存坯、装坯和装窑等一系列烧成准备工作。工艺陈设瓷的生产更是带有浓厚的手工作坊式色彩，缺少工业化生产的规模与条件。因此进行工艺革新，实现连续化生产，对于提高陶瓷工业劳动生产率，创造更大的经济效益具有重要作用。 2．陶瓷生产过程的机械化、自动化程度较低。陶瓷工业是我国的传统工业，又是劳动密集型产业。长期的习惯观念认为，技术不是这个行业的主要因素，因而忽略了对其的技术改造，再加上国家资金有限，陶瓷工业技术装备长期处于落后状况，机械化和自动化程度相当低，大部分机械设备只相当于先进制瓷国家五六十年代的水平，有的甚至处于二三十年代水平；彩绘、检验、包装等工序还依靠手工操作。 3．陶瓷生产周期较长。陶瓷产品的生产周期，是指从原材料投入生产开始，经过各道工序加工直到成品出产为止，所经过的全部日历时间。包括基本作业时间、多余时间和无效时间。陶瓷生产的周期较长，从矿山采掘、原料处理、产品成型、锻烧到销售，工序多，过程长，但在陶瓷生产周期中，真正利用的基本作业时间所占的比重是不大的，一般在30％一40％左右，时间的利用率较低。因此，减少或消除作业中的多余和无效时间，增加基本作业时问的比重，这是陶瓷企业亟需解决的问题，有待于在企业保证产品质量的前提下，开发新技术，提高企业管理水平，去缩短陶瓷产品的生产周期。 4．陶瓷生产过程中辅助材料如石膏模型、匣钵等消耗量大。石膏模型是采用可塑法或泥浆法成型坯件的重要辅助材料，其强度较低，耐热性差，使用寿命较短，所以在陶瓷企业中消耗量很大。由于废石膏的利用尚未得到满意解决，给厂区环境带来了影响。匣钵是陶瓷制品在烧成工艺中作为承烧物的耐火材料制品，匣钵的使用次数一般在10—15次，匣钵质量的低劣往往造成制品变形、落渣、火刺等一系列缺陷．因此，如何提高石膏模和匣钵的质量，延长它们的使用寿命，以及解决废石膏模和匣钵的利用问题，是值得陶瓷企业认真研究的重要课题之。
陶瓷得生产工艺流程 一、陶瓷原料得分类 (１）粘土类 粘土类原料就就是陶瓷得主要原料之一。粘土之所以作为陶瓷得主要原料,就就是由于其具有可塑性与烧结性。陶瓷工业中主要得粘土类矿物有高岭石类、蒙脱石类与伊利石(水云母)类等，但我厂得主要粘土类原料为高岭土,如:高塘高岭土、云南高岭土、福建龙岩高岭土、清远高岭土、从化高岭土等。 (２)石英类 石英得主要成分为二氧化硅(SｉO ),在陶瓷生产中,作为瘠性原料加入到陶瓷坯料中时，在 2 烧成前可调节坯料得可塑性,在烧成时石英得加热膨胀可部分抵消部分坯体得收缩。当添加到釉料中时,提高釉料得机械强度,硬度,耐磨性,耐化学侵蚀性。我厂得石英类原料主要有:釉宝石英、佛冈石英砂等。 （3）长石类 长石就就是陶瓷原料中最常用得熔剂性原料,在陶瓷生产中用作坯料、釉料熔剂等基本成分。在高温下熔融,形成粘稠得玻璃体,就就是坯料中碱金属氧化物得主要来源，能降低陶瓷坯体组分得熔化温度,利于成瓷与降低烧成温度。在釉料中做熔剂,形成玻璃相。我厂得主要长石类原料有南江钾长石、佛冈钾长石、雁峰钾长石、从化钠长石、印度钾长石等。 二、坯料、釉料制备 （1)配料 配料就就是指根据配方要求，将各种原料称出所需重量,混合装入球磨机料筒中。我厂坯料得配料主要分白晶泥、高晶泥、高铝泥三种,而釉料得配料可分为透明釉与有色釉。 (2)球磨 球磨就就是指在装好原料得球磨机料筒中，加入水进行球磨。球磨得原理就就是靠筒中得球石撞击与磨擦,将泥料颗料进行磨细，以达到我们所需得细度。通常,坯料使用中铝球石进行辅助球磨;釉料使用高铝球石进行辅助球磨。在球磨过程中,一般就就是先放部分配料进行球磨一段时间后，再加剩余得配料一起球磨,总得球磨时间按料得不同从十几小时到三十多个小时不等。如：白晶泥一般磨13个小时左右,高晶泥一般磨15-１7小时，高铝泥一般磨１４个小时左右,釉料一般磨3３-38小时，但为了使球磨后浆料得细度要达到制造工艺得要求,球磨得总时间会有所波动。 (3)过筛、除铁 球磨后得料浆经过检测达到细度要求后，用筛除去粗颗粒与尾沙,通常情况下,我厂所用得
关于烧结碳化硅的分类_烧结碳化硅工艺说明特陶领域的多数专家认为国内特陶产品质量提升不上去，很大程度与特陶粉体的制备水平有关系。“巧妇难为无米之炊”，当然没有好“米”，也烧不出“好饭”出来。有关于烧结碳化硅的话题，小编今天想跟大家聊一聊。烧结碳化硅有哪些分类呢？看文章吧！ 烧结碳化硅分类： （1）无压烧结 无压烧结被认为是SiC烧结有前途的烧结方法，根据烧结机理的不同，无压烧结又可分为固相烧结和液相烧结。S.Proehazka通过在超细β-SiC粉体（含氧量小于2）中同时加入适量B和C的方法，在2020℃下常压烧结成密度高于98
的SiC烧结体。A.Mulla等以Al2O3和Y2O3为添加剂在1850-1950℃烧结0.5μm的β-SiC(颗粒表面含有少量SiO2)，获得的SiC陶瓷相对密度大于理论密度的95，并且晶粒细小，平均尺寸为1.5μm。 （2）热压烧结 不添加任何烧结助剂，纯SiC只有在极高的温度下才能烧结致密，于是不少人对SiC实行热压烧结工艺。关于添加烧结助剂对SiC进行热压烧结的报道已有许多。Alliegro等研究了B、Al、Ni、Fe、Cr等金属添加物对SiC致密化的影响，发现Al和Fe是促进SiC热压烧结有效的添加剂。https://www.doczj.com/doc/729572100.html,nge研究了添加不同量Al2O3对热压烧结SiC的性能影响，认为热压烧结致密是靠溶解--再沉淀机理。但是热压烧结工艺只能制备形状简单的SiC部件，而且一次热压烧结过程中所制备的产品数量很小，因此不利于工业化生产。 (3)反应烧结 反应烧结SiC又称自结合SiC, 是由a- SiC粉和石墨粉按一定比列混合压成坯体后,加热到1650℃左右,同时熔渗Si或通过气相Si渗入坯体,使之与石墨起反
年产63万件卫生瓷陶瓷厂工艺设计 1厂址的选择论证 1.1建厂地区的选择 厂址选在唐山市丰南沿海陶瓷产业创新示范园区 1.1.1地理环境 丰南沿海陶瓷产业创新示范园区位于唐山南部沿海、渤海湾中 心地带，交通便利，生态环境良好，基础设施一应俱全，投资环境 优越。丰南沿海陶瓷产业创新示范园区地处环渤海中心地带、唐山 南部，距唐山市中心区80千米，距离秦皇岛170千米，毗邻京津两大城市，距离北京220千米，距离天津120千米，是“一带一路” 和京津冀协同发展的重要连接点。它南临渤海，与青岛、大连、上 海以及日本、韩国隔海相望，港口条件得天独厚，概括为水深、港阔、地广，具有临港产业低成本聚集的先天优势。曹妃甸是正在崛 起的国家级开发区，丰南沿海陶瓷产业创新示范园区属曹妃甸区， 在不久的将来，曹妃甸将会成为东北亚区域合作的窗口、环渤海地 区的新型工业化基地、首都经济圈的重要支点。依托华北理工大学 和唐山学院，为企业用工开展免费、定单式培训，为企业量身打造 专门人才。 1.1.2自然气候 丰南沿海陶瓷产业创新示范园区属东部季风区温带半湿润地区，
大陆性季风特征显著，年均气温11℃，年降水量636毫米，四季分明;曹妃甸还有一大宝贵的自然资源—湿地，空气中负氧离子含量很高，是城市居民梦寐以求的天然氧吧。因此曹妃甸适于发展教育科研、文化创意、高新技术、总部经济等高端服务业。 1.1.3自然资源 （1）土地资源优势，曹妃甸工业区现有建设用地310平方公里，可为城市开发建设提供充足的用地，且具有国内其他同级开发区不具备的价格优势（2）石油天然气资源优势，区内冀东油田蕴藏着丰富的石油、天然气资源，液化天然气项目的建成使曹妃甸新区有了充足的燃气资源（3）水资源优势，曹妃甸拥有丰富的深水岸线，供水能力达到2亿吨每年，具备了向工业区供水的能力。 1.1.4交通运输 （1）唐山市是全国性的综合交通枢纽城市之一。丰南沿海陶瓷产业创新示范园区境内的唐曹高速公路、沿海高速公路与京沈、唐津、唐港高速、唐承高速互通，唐遵、卑水、汉南、滦港4条国铁支线南北相连，正在建设和谋划的铁路有蒙曹铁路、唐曹城际铁路、京唐曹城际铁路、曹黄铁路、曹秦铁路、迁曹铁路。（2）丰南沿海陶瓷产业创新示范园区属曹妃甸区，曹妃甸港区拥有深水岸线69.5公里，岛前500米水深即达25米，深槽水深36米为渤海最深点，不冻不淤，是渤海沿岸唯一不需开挖航道和港池即
一陶瓷生产工艺流程 二原料 菱镁矿，煤矸石，工业氧化铝，氧化钙，二氧化硅，氧化镁。三坯料的制备 1原料粉碎 块状的固体物料在机械力的作下而粉碎，这种使原料的处理操作，即为原料粉碎。（1）粗碎 粗碎装置常采用颚式破碎机来进行，可以将大块原料破碎至40-50毫米的碎块，
这种破碎机是无机材料工厂广泛应用的醋碎和中碎机械。是依靠活动颚板做周期性的往复运动，把进入两颚板间的物料压碎，颚式破碎机具有结构简单，管理和维修方便，工作安全可靠，使用范围广等优点。它的缺点是工作间歇式，非生产性的功率消耗大，工作时产生较大的惯性力，使零件承受较大的负荷，不适合破碎片状及软状粘性物质。破碎比较大的破碎机的生产能力计算方法如下： G=0.06upkbsd/tanq 式中G破碎机生产能力，Kg/h u物料的松动系数，0.6-0.7 P物料的密度 K每分钟牙板摆动次数，次/MIN b进料口长度，单位米 S牙板之开程单位米 Q钳角D破碎后最大物料的直单位毫米 (2)中碎 碾轮机是常用的中碎装置。物料是碾盘与碾轮之间相对滑动与碾轮的重力作用下被碾磨与压碎的，碾轮越重尺寸越大，则粉碎力越强。陶瓷厂用于制备坯釉料的轮碾机常用石质碾轮和碾盘。一般轮子直径为物料块直径的14-40倍，硬质物料取上限，软质物料物料下限。 轮碾机碾碎的物料颗粒组成比较合理，从微米颗粒到毫米级粒径，粒径分布范围广，具有较合理的颗粒范围，常用于碾碎物料。 （3）细碎 球磨机是陶瓷厂的细碎设备。在细磨坯料和釉料中，其起着研磨和混合的作用。陶瓷厂多数用间歇式湿法研磨坯料和釉料，这是由于湿式球磨时水对原料的颗粒表面的裂缝有劈尖作用，其研磨效率比干式球磨高，制备的可塑泥和泥浆的质量比矸干磨得好。泥浆除铁比粉除铁磁阻小效率高，而且无粉尘飞扬。 （4）筛分 筛分是利用具有一定尺寸的孔径或缝隙的筛面进行固体颗粒的分级。当粉粒经过筛面后，被分级成筛上料和筛下料两部分。筛分有干筛和湿筛。干筛的筛分效率主要取决于物料温度。物料相对筛网的运动形式以及物料层厚度。当物料湿度和粘性较高时，容易黏附在筛面上，使筛孔堵塞，影响筛分效率。当料层较薄而筛面与物料之间相对运动越剧烈时，筛分效率就越高，湿筛和干筛的筛分效果主要却决于料将的稠度和黏度。 陶瓷厂常用的筛分机有摇动筛，回转筛以及振筛。 （5）除铁 （6）A磁选条件 坯料和釉料中混有铁质将使制品外观受到影响，如降低白度，产生斑点。因此，原料处理与坯料制备中，除铁是一个很重要的工序。 从物理学中，作用在单位质量颗粒上磁力为 F=RHdH/dh
铝工业用大型薄壁无压烧结碳化硅管状制品的研究开发 一、项目背景 随着世界经济的快速发展和材料制备技术的持续进步, 无压烧结SiC材料已经进入民用工业, 在汽车、冶金、轻工、化工等行业应用呈现扩大趋势, 对促进相关领域的技术进步、节能和环保的积极作用越来越明显。高性能无压烧结SiC材料已列入工信部发布的《装备制造业技术进步和技术改造投资方向( ) 》报告中, 是中国经济建设需要的高技术产品。 国际上, 铝、锌、镁等有色金属或合金熔体的加热更多的向能量可高效利用的内加热方式发展, 长管状内加热管采用大型薄壁无压烧结SiC材料的理念受到重视, 应用越来越普遍, 国外部分铝业公司在铝加工业过程中已经大量采用这种材料, 仅非州某一家铝业公司年需求长度 mm, 内径150-200mm, 壁厚8-10mm, 一端敞口、一端球形封闭的内加热管近支, 产值近 -3000万元人民币。中国原铝产量居世界第一, 铝加工业的技术进步受世界瞩目, 少数铝加工企业引进国外的整套加热设备中已经使用了这种大型无压烧结SiC内加热管, 该材料是国产化先进加热设备重要的关键部件, 但当前国内尚不能生产该类产品, 只能依赖进口, 国内企业对这种高技术材料的需求较为迫切。总之, 这种大型薄壁无压烧结SiC管状制品的国内外市场前景极好。 本项目拟经过与中国科学院上海硅酸盐研究所合作研究开发, 解决大型薄壁无压烧结SiC管状制品工业化制备的关键技术, 掌握并稳定该材料的生产技术, 实现批量生产。项目实施成功后, 研制的高性能产品将极大地丰富我院碳化硅产品种类, 优化我院碳化硅产品结构, 进一步提升我院在铝工业的服务水平。 二、国内外研究现状及我院研发基础 国内外对无压烧结SiC陶瓷材料进行了大量的研究开发, 已有大量的产品用于民用和军工工业。世界500强之一的圣戈班( SAINT-GOBAIN) 公司是当前先进SiC
摘要 工厂设计是工业基本建设和技术改造过程中最为重要的环节，是整个工程的灵魂。设计的全过程包括了前期准备、设计、施工驻厂、参加试运转和试生产。较详细的的介绍了800×800×12mm规格墙地砖的生产线联合车间生产工艺，对各个工序均进行了严格的论证，对生产过程中所需要选用的主要设备的工作原理及选型原则也进行了充分的说明。设计以技术先进、经济合理、节约能源为原则，在查阅了各种文献资料，进行市场调研后进行车间工艺设计。本设计是以指导老师提供的年产200万平方米的瓷质地砖陶瓷工厂工艺设计任务书为依据的。主要包括物料、主机、储库三大平衡计算及配料、粉磨、制浆、干燥、成型、烧制、包装等一系列工艺过程，并进行全厂总平面布置设计。 本课题为普通建筑陶瓷的生产线设计，在原料选择方面本设计将采用依托厂址交通便利的优势采用最优化的原料配制，设计出一个原材料、燃料消耗少，劳动生产率高，成本低，投资回收期短，投资效益高的工厂。在工艺控制方面，本设计将采用先进的陶瓷生产设备、工艺及质量检验方式。 关键词：瓷质地砖；平衡计算；工艺设计；技术经济 Abstract Plant design is the most important aspects of the industrial infrastructure and
technological transformation process, is the soul of the whole project. The whole process of the design including the preparation, design, construction, missioning and trial production in factory. In detail introduced the 800 x 800 mm specifications joint workshop floor tile production line production process, has carried on the strict reasoning, to all processes are in the process of production need to choose the working principle of main equipment and selection principles for full instructions. The design is based on the instructor provided an annual output of 1.8 million square meters of building porcelain process design task book basis. Include materials, host, reservoir balance calculation and the three ingredients, grinding, pulping, drying, forming, firing, packaging, and a series of processes, and general layout for the whole plant design. This topic for ordinary building ceramics production line design, in terms of raw material choice relying on the advantage of site traffic convenience is adopted in this design using the optimization of material preparation, design a less raw materials, fuel consumption, high productivity, low cost, short payback period of investment, investment in high efficiency of the factory.In process control, this design will use advanced ceramic production equipment, technology and quality inspection way. Key words：Glazed pottery;Balance calculation;Process design;Technological design 目录 绪论0 项目背景0 产业前景1
陶瓷生产制作实习报告 实习的目的与任务：了解有关陶瓷生产制作，学习有关陶瓷的知识，为我的家乡中国瓷都潮州作一点小小的贡献，希望通过自身的学习，影响周围更多的人，让更多的人能够认识潮州，认识这座小小但有着悠久历史的古城，增加自己对家乡的认同感与归属感，同时了解这种在改革开放后更加蓬勃的产业陶瓷 实习的主要内容：了解陶瓷的生产制作并参与其中的一些制作环节 1：模型制作：作品形态最初是由创作人员构思并创作出来的，这个过程纯属关乎工艺者的创作技巧，所以并不是每个工人都会，通常要由专业学过陶瓷模具雕塑的人才能胜任。 2、母模切割、翻模：母模制作出来后由熟悉生产程序的人员进行切割、翻模。切割时要考虑整个生产过程的环节，石膏与水的混合份量是有要求的，翻出来的印模厚薄也要尽量均等。翻好印模后拿去烘房烘干，这个操作的技术含量相对较少，不过也需要熟练工人才能胜任。 3、注浆：注浆前首先将印模扫干净，注浆厚薄要根据主体大小来决定，当厚度足够时要及时将内笼的浆料倒出，避免过厚。等到坯体有一定程度硬时就要将坯体脱模，这个操作凭经验多点，因为天气的变化，浆的稀薄程度都对其有
影响。 4、脱模：起坯时要注意力度，过于大力容易造成坯体变形或损坏。起胚后，尽量使坯体保持一定湿度，如果坯体太干，就易裂，这样的坯体就不能流入下一个工序改坯，只能作废。装坯时，一般情况下主体与配件是分开装，这样便于改坯人员操作和摆放。 5、修坯：改坯首要任务是要改掉每件坯体上的拆印线。改好拆印线后按主体上的切割口找出配件，用浆料涂在切割口上，然后将配件粘贴在主体上。粘贴时一定要看一看主体与配件是否互通，如配件与主体不能互通的话，在煅烧时会造成坯体爆炸。有些作品在改好坯后再打气孔，作用在于排气，避免在煅烧时爆炸，而在那里我除了了解陶瓷的生产过程，有实际操作的就是修胚，这项工作比较适合女性，劳动强度相对较小，也易学，但工资待遇也相对低。。 6、检查：验收时首先要看清整个坯体有否变形及凹陷，再检查坯体上的拆印线和粘贴口是否修好及有否裂痕，合格，就送到烘房烘干准备上釉，若不合格，则回收到泥:池中，又从第三步重新做起。 7、生坯上釉：施釉前，坯体一定要烘干，如未干上釉的话，最容易造成煅烧后产品扑釉而变成废品。为确保质量，人物的坯体上釉一般分为头部上釉和身上釉。头部的要先涂上一层蜡，蜡是烧开后趁热涂上去的，所以这个环节很辛苦，
陶瓷生产工艺技术概况 第一节陶瓷生产及原料概况 陶瓷是指用粘土、石英等天然硅酸盐原料经过粉碎、成型、煅烧等过程而得到的具有 一定形状和强度的制品。主要指日常生活中常见的日用陶瓷和建筑陶瓷、电瓷等。 陶瓷的生产发展经历了漫长的过程，从传统的日用陶瓷、建筑陶瓷、电瓷发展到今天 的氧化物陶瓷、压电陶瓷、金属陶瓷等特种陶瓷，虽然所采用的原料不同，但其基本生产 过程都遵循着“原料处理一成型—煅烧”这种传统方式，因此，陶瓷可以认为是用传统的 陶瓷生产方法制成的无机多晶产品。 陶瓷制品的品种繁多，它们之间的化学成分、矿物组成、物理性质、以及制造方法， 常常互相接近交错，无明显的界限，而在应用上却有很大的区别。因此很难硬性地归纳为 几个系统，详细的分类法各家说法不一，到现在国际上还没有一个统一的分类方法。整理 汇编如下： 一、根据陶瓷原料杂质的含量、和结构紧密程度把陶瓷制品分为陶质、瓷质和炻质三类 1、陶质制品为多孔结构，吸水率大(低的为9％—12％，高的可达18％—22％)、表面粗糙。根据其原料杂质含量的不同及施釉状况，可将陶质制品分为粗陶和细陶，又可分为 有釉和无釉。粗陶一般不施釉，建筑上常用的烧结粘土砖、瓦均为粗陶制品。细陶一般要 经素烧、施釉和釉烧工艺，根据施釉状况呈白、乳白、浅绿等颜色。建筑上所用的釉面砖(内墙砖)即为此类。 2、炻质制品介于瓷质制品和陶质制品之间，结构较陶质制品紧密，吸水率较小。炻器按其坯体的结构紧密程度，又可分为粗炻器和细炻器两种，粗炻器吸水率一般为4~／0—8％，细炻器吸水率小于2％，建筑饰面用的外墙面砖、地砖和陶瓷锦砖(马赛克)等均属粗炻器。
3、瓷质制品煅烧温度较高、结构紧密，基本上不吸水，其表面均施有釉层。瓷质制品多为日用制品、美术用品等。瓷器是陶瓷器发展的更高阶段。它的特征是坯体已完全烧结，完全玻化，因此很致密，对液体和气体都无渗透性，胎薄处星半透明，断面呈贝壳状，以舌头去舔，感到光滑而不被粘住。 二、陶瓷可简单分为硬质瓷，软质瓷、特种瓷三大类 1、硬质瓷 (hard porcetain) 具有陶瓷器中最好的性能。用以制造高级日用器皿，电瓷、化学瓷等。我国所产的瓷器以硬质瓷为主。硬质瓷器，坯体组成熔剂量少，烧成温度高，在1360℃以上色白质坚，呈半透明状，有好的强度，高的化学稳定性和热稳定性，又是电气的不良传导体，如电瓷、高级餐具瓷，化学用瓷，普通日用瓷等均属此类，也可叫长石釉瓷。 2、软质瓷(soft porcelain)与硬质瓷不同点是坯体内含的熔剂较多，烧成温度稍低，在1300℃以下，因此它的化学稳定性、机械强度、介电强度均低，一般工业瓷中不用软质瓷，其特点是半透明度高，多制美术瓷、卫生用瓷、瓷砖及各种装饰瓷等。这两类瓷器由于生产中的难度较大(坯体的可塑性和干燥强度都很差，烧成时变形严重)，成本较高，生产并不普遍。至于熔块瓷 (Fritted porcelain) 与骨灰磁 (bone china)，它们的烧成温度与软质瓷相近，其优缺点也与软质瓷相似，应同属软质瓷的范围。英国是骨灰瓷的着名产地，我国唐山也有骨灰瓷生产。 3、特种陶瓷是随着现代电器，无线电、航空、原子能、冶金、机械、化学等工业以及电子计算机、空间技术、新能源开发等尖端科学技术的飞跃发展而发展起来的。这些陶瓷所用的主要原料不再是粘土，长石，石英，有的坯体也使用一些粘土或长石，然而更多的是采用纯粹的氧化物和具有特殊性能的原料，多以各种氧化物为主体，如高铝质瓷，它是以氧化铝为主，镁质瓷，以氧化镁为主；滑石质瓷，以滑石为主；铍质瓷，以氧化铍或绿
1、无压烧结 1974年美国GE公司通过在高纯度β－SiC细粉中同时加入少量的B和C，采用无压烧结工艺，于2020℃成功地获得高密度SiC陶瓷。目前，该工艺已成为制备SiC陶瓷的主要方法。 最近，有研究者在亚微米SiC粉料中加入Al2O3和Y2O3，在1850℃～2000℃温度下实现SiC的致密烧结。由于烧结温度低而具有明显细化的微观结构，因而，其强度和韧性大大改善。 2、热压烧结 50年代中期，美国Norton公司就开始研究B、Ni、Cr、Fe、Al等金属添加物对SiC热压烧结的影响。实验表明：Al和Fe是促进SiC热压致密化的最有效的添加剂。有研究者以Al2O3为添加剂，通过热压烧结工艺，也实现了SiC的致密化，并认为其机理是液相烧结。此外，还有研究者分别以B4C、B或B与C，Al2O3和C、Al2O3和Y2O3、Be、B4C 与C作添加剂，采用热压烧结，也都获得了致密SiC陶瓷。 3、热等静压烧结： 近年来，为进一步提高SiC陶瓷的力学性能，研究人员进行了SiC陶瓷的热等静压工艺的研究工作。研究人员以B和C为添加剂，采用热等静压烧结工艺，在1900℃便获得高密度SiC烧结体。更进一步，通过该工艺，在2000℃和138MPa压力下，成功实现无添加剂SiC陶瓷的致密烧结。研究表明：当SiC粉末的粒径小于0．6μm时，即使不引入任何添加剂，通过热等静压烧结，在1950℃即可使其致密化。 4、反应烧结： SiC的反应烧结法最早在美国研究成功。反应烧结的工艺过程为：先将α－SiC粉和石墨粉按比例混匀，经干压、挤压或注浆等方法制成多孔坯体。在高温下与液态Si接触，坯体中的C与渗入的Si反应，生成β－SiC，并与α－SiC相结合，过量的Si填充于气孔，从而得到无孔致密的反应烧结体。反应烧结SiC通常含有8％的游离Si。因此，为保证渗Si的完全，素坯应具有足够的孔隙度。一般通过调整最初混合料中α－SiC和C的含量，α－SiC的粒度级配，C的形状和粒度以及成型压力等手段来获得适当的素坯密度。 综述：实验表明，采用无压烧结、热压烧结、热等静压烧结和反应烧结的SiC陶瓷具有各异的性能特点。假如就烧结密度和抗弯强度来说，热压烧结和热等静压烧结SiC陶瓷相对较高，反应烧结SiC相对较低。另一方面，SiC陶瓷的力学性能还随烧结添加剂的不同而不同。无压烧结、热压烧结和反应烧结SiC陶瓷对强酸、强碱具有良好的抵抗力，但反应烧结SiC陶瓷对HF等超强酸的抗蚀性较差。就耐高温性能比较来看，当温度低于900℃时，几乎所有SiC陶瓷强度均有所提高；当温度超过1400℃时，反应烧结SiC陶瓷抗弯强度急剧下降。（这是由于烧结体中含有一定量的游离Si，当超过一定温度抗弯强度急剧下降所致）对于无压烧结和热等静压烧结的SiC陶瓷，其耐高温性能主要受添加剂种类的影响。 碳化硅陶瓷的应用
特种陶瓷材料的制备工艺 10材料1班 王俊红，学号：1000501134 摘 要：介绍粉末陶瓷原料的制备技术、特种陶瓷成形工艺、烧结方法。 目前，特种陶瓷中的粉末冶金陶瓷工艺已取得了很大进展，但仍有一些急需解决的问题。 当前阻碍陶瓷材料进一步发展的关键之一是成形技术尚未完全突破。 压力成形不能满足形状复杂性和密度均匀性的要求。 多种胶体原位成形工艺，固体无模成形工艺以及气相成形工艺有望促使陶瓷成形工艺获得关键性突破。 关键词：特种陶瓷；成形；烧结；陶瓷材料 前言：陶瓷分为普通陶瓷和特种陶瓷两大类， 特种陶瓷是以人工化合物为原料（如氧化物、氮化物、碳化物、硼化物及氟化物等）制成的陶瓷。 它主要用于高温环境、机械、电子、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。 特种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。 因此研究特种陶瓷制备技术至关重要。 正文：特种陶瓷的生产步骤大致可以分为三步：第一步是陶瓷粉体的制备、第二步是成形，第三步是烧结。 特种陶瓷制备工艺流程图 一、 陶瓷粉体的制备 粉料的制备工艺(是机械研磨方法，还是化学方法)、粉料的性质(粒度大小、形态、尺寸分布、相结构)和成形工艺对烧结时微观结构的形成和发展有着巨大的影响，即粉末制备 坯料制备 成型 干燥 烧结 后处理 热压或热等静压烧结 成品
陶瓷的最终微观组织结构不仅与烧结工艺有关，而且还受粉料性质的影响。由于陶瓷的材料零件制造工艺一体化的特点，使得显微组织结构的优劣不单单影响材料本身的性能，而且还直接影响着制品的性能。陶瓷材料本身具有硬、脆、难变形等特点。因此，陶瓷材料的制备工艺显得更加重要。由于陶瓷材料是采用粉末烧结的方法制造的，而烧结过程主要是沿粉料表面或晶界的固相扩散物质的迁移过程。因此界面和表面的大小起着至关重要的作用。就是说，粉末的粒径是描述粉末品质的最重要的参数。因为粉末粒径越小，表面积越大，单位质量粉末的表面积(比表面积)越大，烧结时进行固相扩散物质迁移的界面就越多，即越容易致密化。制备现代陶瓷材料所用粉末都是亚微米(＜lμm)级超细粉末，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使组分之间发生固相反应，得到所需的物相。同时，机械球磨混合无法使组分分的影响。粉末制备方法很多，但大体上可以归结为机械研磨法和化学法两个方面。 传统陶瓷粉料的合成方法是固相反应加机械粉碎(球磨)。其过程一般为：将所需要的组分或它们的先驱物用机械球磨方法（干磨、湿磨）进行粉碎并混合。然后在一定的温度下煅烧。由于达不到微观均匀，而且粉末的细度有限（通常很难小于 l μm 而达到亚微米级），因此人们普遍采用化学法得到各种粉末原料。根据起始组分的形态和反应的不同，化学法可分为以下三种类型： 1.固相法： 化合反应法：化合反应一般具有以下的反应结构式： A(s)+B(s)→C(s)+D(g) 两种或两种以上的固态粉末，经混合后在一定的热力学条件和气氛下反应而成为复合物粉末，有时也伴随一些气体逸出。 钛酸钡粉末的合成就是典型的固相化合反应。等摩尔比的钡盐BaCO3和二氧化钛混合物粉末在一定条件下发生如下反应： BaCO3+TiO2→BaTiO3+CO2↑ 该固相化学反应在空气中加热进行。生成用于PTC制作的钛酸钡盐，放出二氧化碳。但是，该固相化合反应的温度控制必须得当，否则得不到理想的、粉末状钛酸钡。 热分解反应法：
碳化硅陶瓷的合成方法综述 碳化硅陶瓷具有机械强度高、耐高温、抗氧化性强、热稳定性能好、热导率大、耐磨损性能好、耐化学腐蚀性能好、硬度高、抗热震性能好等优良的特性。碳化硅是所有非氧化物陶瓷中抗氧化性能最好的一种。碳化硅陶瓷不仅在高新技术领域发挥着重要的作用,而且在冶金、机械、能源和建材化工等热门领域也拥有广阔的市场。随着高新技术的不断发展,对碳化硅陶瓷的要求也越来越高,需要不同层次和不同性能的各种产品。早在20 世纪50 年代,Popper[ 1] 首次提出反应烧结制备碳化硅。其基本原理是:具有反应活性的液硅或硅合金,在毛细管力的作用下渗入含碳的多孔陶瓷素坯,并与其中的碳反应生成碳化硅,新生成的碳化硅原位结合素坯中原有的碳化硅颗粒,浸渗剂填充素坯中的剩余气孔,完成致密化的过程。 1．1 常压烧结 1．1．1 固相烧结 单一陶瓷粉体烧结常常属于典型的固相烧结，即在烧结过程中没有液相形成。陶瓷坯体的致密化主要是通过蒸发和凝聚、扩散传质等方式来实现的。其烧结过程主要由颗粒重排、气孔填充和晶粒生长等阶段组成。同时，固相烧结可以通过合适的颗粒级配、适当的烧结温度和较短的保温时间等工艺参数来实现致密化烧结。自20世纪7O年代，Prochazkal6在高纯度的SiC中加人少量的B和C作为烧结助剂，在2050℃成功地固相烧结出致密度高于98 的SiC陶瓷以来，固相烧结就一直很受关注。虽然SiC-B-C体系固相烧结SiC需要较高的烧结温度，烧结晶粒粗大，均匀性差，而且SiC陶瓷具有较低的断裂韧性、较高的裂纹强度敏感性和典型的穿晶断裂模式，但是固相烧结的烧结助剂含量低，杂质少，晶界几乎不残留低熔点物质，烧结后的SiC陶瓷高温稳定性好、热导能力强l7剖。因此，固相烧结在SiC陶瓷烧结中具有潜在的应用价值。目前，采用SiC-B-C烧结体系来进行固相烧结SiC陶瓷的厂家主要有美国的GE公司。 1．1．2 液相烧结 由于陶瓷粉体中总有少量的杂质，大多数材料在烧结过程中都会或多或少地出现液相。另外，即使在没有杂质的纯固相系统中，高温下还会出现“接触”熔融现象，因而纯粹的固相烧结实际上不易实现，大多数的烧结实属液相烧结。液相烧结是以一定数量的多元低共熔点氧化物为烧结助剂，在高温下烧结助剂形成共溶液相的烧结过程，烧结晶粒细小均匀呈等轴晶状。其烧结体系的传质方式为流动传质，可降低致密化所需要的能量，容易实现低温下的烧结致密化，缩短烧结时问。同时，低共溶液相的引入和独特的界面结合弱化，使材料的断裂模式为沿晶断裂模式，材料的断裂韧性和强度显著提高。Nakano等利用BeO 的高热导能力以及SiC与BeO在烧结过程中形成液相的特点，最终制备出热导率高达270W ／(m ·K)的SiC陶瓷。Takada等在2200℃烧结平均粉末粒径为0．5Fro的SiC陶瓷的过程中，加入烧结助剂2 BeO、0．2 ～O．4 BC和0．2 ～O．3 C(质量分数)，无压烧结0．5h，获得材料的电阻率和热导率分别为5×l0^12Q ·cm和140w／(m ·K)。在烧结过程中，均匀分布在SiC表面的B原子和C原子与Si原子反应，生成GB-C、Si-B-C、Si- Si 和Si—DSi键，促进Si原子的扩散，提高SiC陶瓷的致密度。 1．2 热压烧结 热压烧结是指在SiC加热烧结的同时，施加一定的轴向压力而进行的烧结。热压烧结可增大SiC粒子间接触面积，降低烧结温度，缩短烧结时间，增加烧结体的致密化，促进SiC烧结。为了使SiC粒子更容易烧结，热压烧结通常需要在SiC粉体中加入B、C、Al、B4C、Y2O3、A12O3。等烧结助剂来促进烧结。B、Al或BC固溶于SiC中，降低SiC 的界面能，C主要与SiC粒子表面的SiO。反应形成低温液相，促进B、A1的扩散。Liu 等以Y2O3和A12O3。为烧结助剂，在2000℃、30MPa的烧结条件下进行烧结，烧结出
氧化铝陶瓷介绍 来自:中国特种陶瓷网发布时间:2005-8-3 11:51:15 氧化铝陶瓷制作工艺简介 氧化铝陶瓷目前分为高纯型与普通型两种。高纯型氧化铝陶瓷系Ａｌ２Ｏ３含量在９９．９％以上的陶瓷材料，由于其烧结温度高达１６５０—１９９０℃，透射波长为１～６μｍ，一般制成熔融玻璃以取代铂坩埚：利用其透光性及可耐碱金属腐蚀性用作钠灯管；在电子工业中可用作集成电路基板与高频绝缘材料。普通型氧化铝陶瓷系按Ａｌ２Ｏ３含量不同分为９９瓷、９５瓷、９０瓷、８５瓷等品种，有时Ａｌ２Ｏ３含量在８０％或７５％者也划为普通氧化铝陶瓷系列。其中９９氧化铝瓷材料用于制作高温坩埚、耐火炉管及特殊耐磨材料，如陶瓷轴承、陶瓷密封件及水阀片等；９５氧化铝瓷主要用作耐腐蚀、耐磨部件；８５瓷中由于常掺入部分滑石，提高了电性能与机械强度，可与钼、铌、钽等金属封接，有的用作电真空装置器件。其制作工艺如下： 一粉体制备： 郑州玉发集团是中国最大的白刚玉生产商，和中科院上海硅酸盐研究所成立玉发新材料研究中心研究生产多品种α氧化铝。专注白刚玉和煅烧α氧化铝近30年，因为专注所以专业，联系QQ2596686490，电话156390七七八八一。 将入厂的氧化铝粉按照不同的产品要求与不同成型工艺制备成粉体材料。粉体粒度在１μｍ?微米?以下，若制造高纯氧化铝陶瓷制品除氧化铝纯度在９９．９９％外，还需超细粉碎且使其粒径分布均匀。采用挤压成型或注射成型时，粉料中需引入粘结剂与可塑剂，?一般为重量比在１０—３０％的热塑性塑胶或树脂?有机粘结剂应与氧化铝粉体在１５０—２００℃温度下均匀混合，以利于成型操作。采用热压工艺成型的粉体原料则不需加入粘结剂。若采用半自动或全自动干压成型，对粉体有特别的工艺要求，需要采用喷雾造粒法对粉体进行处理、使其呈现圆球状，以利于提高粉体流动性便于成型中自动充填模壁。此外，为减少粉料与模壁的摩擦，还需添加１～２％的润滑剂?如硬脂酸?及粘结剂ＰＶＡ。 欲干压成型时需对粉体喷雾造粒，其中引入聚乙烯醇作为粘结剂。近年来上海某研究所开发一种水溶性石蜡用作Ａｌ２Ｏ３喷雾造粒的粘结剂，在加热情况下有很好的流动性。喷雾造粒后的粉体必须具备流动性好、密度松散，流动角摩擦温度小于３０℃。颗粒级配比理想等条件，以获得较大素坯密度。 二成型方法： 氧化铝陶瓷制品成型方法有干压、注浆、挤压、冷等静压、注射、流延、热压与热等静压成型等多种方法。近几年来国内外又开发出压滤成型、直接凝固注模成型、凝胶注成型、离心注浆成型与固体自由成型等成型技术方法。不同的产品形状、尺寸、复杂造型与精度的产品需要不同的成型方法。摘其常用成型介绍： １干压成型：氧化铝陶瓷干压成型技术仅限于形状单纯且内壁厚度超过１ｍｍ，长