下载文档原格式
第3章特种陶瓷成型与烧结方法特种陶瓷是一类具有特殊性能的陶瓷材料，通常用于高温、高压、高耐磨、高绝缘等领域。
特种陶瓷的成型与烧结方法对其最终性能起到决定性的影响。
本章将介绍特种陶瓷的常见成型方法和烧结方法。
特种陶瓷的成型方法主要有浇注成型、压制成型和注射成型。
浇注成型是将特种陶瓷浆料倒入模具中，通过自然沉降或震动使浆料填充到模具的各个角落。
浇注成型适用于形状复杂、尺寸大、精度要求不高的陶瓷制品。
压制成型是将特种陶瓷粉末加入模具中，然后通过机械压力使粉末充分密实，形成所需形状的瓷坯。
压制成型适用于制备形状简单、尺寸小、精度要求高的陶瓷制品。
常见的压制成型方法有干压成型和等静压成型。
干压成型是将特种陶瓷粉末加入模具中，然后通过机械压力进行压制，将粉末压制成所需形状的瓷坯。
干压成型适用于成型粘度较低的陶瓷粉末，常用于制备砖瓦、石材等制品。
等静压成型是将特种陶瓷粉末加入模具中，然后通过高压、高温等条件进行压制，使粉末充分结合，在模具中形成所需形状的瓷坯。
等静压成型适用于高度致密的特种陶瓷制品，如金刚石、硼氮、氧化锆等。
注射成型是将特种陶瓷浆料注入到模具中，然后通过压力使浆料填满整个模具，形成所需形状的瓷坯。
注射成型适用于形状复杂、尺寸小、精度要求高的特种陶瓷制品。
特种陶瓷的烧结方法主要有传统烧结、微波烧结和等离子烧结。
传统烧结是将特种陶瓷瓷坯置于高温炉中，在一定的温度范围内进行长时间的烧结。
传统烧结适用于大多数特种陶瓷材料，可以使陶瓷材料的结合力和致密度得到提高。
微波烧结是利用微波的加热效应，将特种陶瓷瓷坯置于微波场中进行加热和烧结。
微波烧结可以实现快速、均匀的烧结，可以提高特种陶瓷材料的性能。
等离子烧结是利用等离子体的高温、高能量特性，对特种陶瓷瓷坯进行加热和烧结。
等离子烧结可以在较短的时间内实现高温烧结，能够提高特种陶瓷材料的致密度和光滑度。
总之，特种陶瓷的成型与烧结方法对其最终性能起到重要的影响。
特种陶瓷的制备方法
特种陶瓷是指具有特殊功能和性能的陶瓷材料，常用于高科技领域。
其制备方法主要包括以下几种：
1. 粉末冶金法：将陶瓷原料粉末混合后，在高温下通过压制和烧结等过程将其固化成块状材料。
常见的方法有热等静压、冷等静压、热等静压烧结等。
2. 溶胶-凝胶法：将陶瓷前驱体通过溶胶-凝胶过程进行制备。
首先将溶胶中的金属离子或无机化合物通过水解、缩聚或聚合等反应形成凝胶，然后通过热处理将凝胶转化为陶瓷材料。
3. 化学气相沉积法：通过将气体中的化学物质在高温下分解反应，使分解产物沉积在基底表面形成陶瓷薄膜。
常见的方法有化学气相沉积、热分解和物理气相沉积。
4. 电化学沉积法：在电化学工作电极上通过电化学反应将金属离子还原成金属沉积在基底上形成陶瓷薄膜。
通常包括电化学沉积、电化学离子共沉积等方法。
5. 激光烧结法：利用高能激光束对陶瓷粉末进行加热和烧结，使其瞬间熔融并结合成致密的陶瓷材料。
该方法具有快速、高效、精密的特点，适用于制备复杂形状和高精度的特种陶瓷。
以上是常见的特种陶瓷制备方法，不同方法适用于不同的特种陶瓷材料和要求。
在实际应用中，通常会根据具体需求选择合适的制备方法。
特种陶瓷制备工艺特种陶瓷是一种高性能材料，具有耐高温、耐腐蚀、耐磨损、高强度、低热膨胀系数等优异的物理和化学性能，广泛应用于航空、航天、电子、光电、化工等领域。
制备特种陶瓷的工艺技术十分重要，下面将介绍几种常见的特种陶瓷制备工艺。
超声波振实制备法超声波振实制备法是在陶瓷粉体和溶剂混合物中添加聚乙烯醇作为粘结剂，通过超声波振动使粘结剂均匀分散在混合物中，使得粘结剂在材料表面形成薄膜，随后通过干燥和烧结工艺制备成特种陶瓷。
优点：这种制备工艺可以制备出高密度、高维氧化硅、硼碳化物、氮化硼等特种陶瓷材料，且可以制备出具有复杂形状的特种陶瓷。
缺点：由于特种陶瓷材料的制备需要高能化的超声波作为加工手段，因此仪器设备的成本高昂，生产成本较高。
射流磨法射流磨法是在一定参数下将陶瓷釉料施加到陶瓷基材表面，通过高速喷射将釉料磨损成细小颗粒后与基材表面结合。
随后通过控制烧成工艺制备成特种陶瓷。
优点：与传统的制备工艺相比，射流磨法制备的特种陶瓷产量更高，成本更低。
缺点：射流磨法的精度受到喷嘴尺寸、流量的限制，对于纳米级粒子的制备有一定难度。
同时，射流磨法还具有环境污染的可能性。
凝胶注模制备法凝胶注模制备法是先将陶瓷粉体、溶剂和有机物混合物在低温下形成凝胶，随后将凝胶注入注模中，在高温下脱除有机物和水分，然后进行烧成工艺。
通过控制注模和烧成工艺可以制备出具有特定形状和维度的特种陶瓷。
优点：凝胶注模制备法不需要昂贵的仪器设备，可以制备出高密度的特种陶瓷材料。
缺点：在注模中可能会出现气孔等缺陷，影响制品质量。
溶胶凝胶法溶胶凝胶法是通过配制前驱体溶液，经过几步反应生成粉末，然后通过热流传递作用烧结成特种陶瓷。
溶胶凝胶法可以制备出大量形状复杂的特种陶瓷，同时可以控制陶瓷材料的物理性能，是目前比较流行的一种制备工艺。
优点：已经被广泛应用于特种陶瓷材料的制备过程中，制备出来的特种陶瓷质量高，表面平整度高。
缺点：由于制备过程需要进行多次反应和烧结工艺，生产成本相对较高。
特种陶瓷制备工艺
特种陶瓷制备工艺主要包括以下几个步骤：
1. 材料准备：选择适合特种陶瓷制备的原材料，如氧化铝、氮化硅、氧化锆等，并按照一定的比例混合和研磨，使其成为粉末状。
2. 成型：将粉末状材料通过成型工艺成型，常见的成型方法包括注塑成型、压制成型和挤出成型等。
3. 烧结：将成型后的陶瓷件进行烧结处理，使其在高温下发生化学反应，颗粒之间发生结合，形成致密的陶瓷体。
常见的烧结工艺包括等静压烧结、热等静压烧结和热压烧结等。
4. 加工：对于需要进行后续加工的特种陶瓷制品，还需要进行精加工和表面处理。
常见的加工工艺包括磨削、抛光、切割等。
5. 检测与品质控制：对特种陶瓷制品进行质量检测，包括外观检查、尺寸测量、力学性能测试和化学成分分析等，确保产品符合要求。
6. 涂装和烤漆（可选）：根据产品的需要，进行涂装和烤漆处理，增加陶瓷制品的美观和耐用性。
特种陶瓷制备工艺主要包括材料准备、成型、烧结、加工、检测与品质控制以及涂装和烤漆等环节，不同的特种陶瓷材料和应用领域会有不同的制备工艺。
第 节 第三节特种陶瓷粉体制备方法特种陶瓷粉体的制备方法：物理制备方法 物理制备方法和化 化 学合成法机械球磨法（滚筒式球磨机、振动磨、行星式研磨机等）物理制备方法气流粉碎法（气流磨） 物理气相沉积（PVD 物理气相沉积（ PVD）法 ）法第三节 特种陶瓷粉体制备方法 化学合成法：固相法 热分解法 热 固相反应 火花放电 溶出法 化学气相反应法CVD 气 相 法 气体中蒸发法PVD 化学气相凝聚法CVC 溅射法沉淀法 液 相 法 水热法 溶胶-凝胶法 喷雾法 蒸发溶剂热法第三节特种陶瓷粉体制备方法粉碎法 粉碎法——由粗颗粒来获得细粉的方法，通常采用 由粗颗粒来获得细粉的方法 通常采用 机械粉碎(机械制粉)。
现在已发展到采用气流粉碎 等。
但是无论哪种粉碎方式，都不易制得粒径在1 微米以下的微细颗粒。
机械混合制备多组分粉体工 艺简单 产量大 但得到的粉体组分分布不均匀 艺简单、产量大。
但得到的粉体组分分布不均匀， 特别是当某种组分很少的时候；而且这种方法常常 会给粉体引入杂质。
合成法——由原子、离子、分子通过反应、成核和 成长、收集、后处理来获得微细颗粒的方法(化学 制粉)。
特点 纯度高 粒度可控 均匀性好 颗粒微细 特点:纯度高、粒度可控，均匀性好，颗粒微细。
实 并且可以实现颗粒在分子级水平上的复合、均化。
合成法可得到性能优良的高纯、超细、组分均匀的 粉料，其粒径可达10nm以下，是一类很有前途的粉 体(尤其是多组分粉体)制备方法 但这类方法或需 体(尤其是多组分粉体)制备方法。
但这类方法或需 要较复杂的设备，或制备工艺要求严格，因而成本 也较高。
第三节 特种陶瓷粉体的制备一、特种陶瓷粉末的机械制备法以机械力使原材料变细的方法在陶瓷工业中应用也极为广 泛。
陶瓷原料进行破碎有利于提高成型坯体质量，提高致 密程度并有利于烧结过程中各种物理化学反应的顺利进行， 降低烧成温度。
主要介绍两种：球磨法和气流粉碎法第三节 特种陶瓷粉体的制备1、球磨法球磨法是十分常用的制取粉末的方法，但它也常常用来作为 球磨法是十分常用的制取粉末的方法 但它也常常用来作为 成型前的粉末准备工序。
