陶瓷材料的成形原理及工艺
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陶瓷成型技术摘要: 成型技术是制备陶瓷材料的一个重要环节。
陶瓷制造经历数千年历史,直到20世纪中叶因为烧结理论的创立获得了飞速发展。
上世纪七八十年代关于超细粉体制备和表征的发展,促使陶瓷工艺第二次大发展。
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.压力成型不能满足形状复杂性和密度均匀性的要求。
本文评述了国内外陶瓷现代成型技术,讨论了上述成型方法的基本原理和特点。
关键词:陶瓷, 成型, 技术,进展一引言成型工艺是陶瓷材料制备过程的重要环节之一,在很大程度上影响着材料的微观组织结构,决定了产品的性能、应用和价格[1]。
过去,陶瓷材料学家比较重视烧结工艺,而成型工艺一直是个薄弱环节,不被人们所重视。
现在,人们已经逐渐认识到在陶瓷材料的制备工艺过程中,除了烧结过程之外,成型过程也是一个重要环节。
在成型过程中形成的某些缺陷(如不均匀性等)仅靠烧结工艺的改进是难以克服的,成型工艺已经成为制备高性能陶瓷材料部件的关键技术,它对提高陶瓷材料的均匀性、重复性和成品率,降低陶瓷制造成本具有十分重要的意义。
本文简单回顾了陶瓷成型方法的发展及技术特点。
二成型方法1 胶态浇注成型[2]胶态浇注成型是将具有流动性的浆料制成可自我支撑形状的一种成型方法。
该法利用浆料的流动性,使物料干燥并固化后得到一定形状的成型体。
主要包括以下几种方法:①注浆成型(Slip Casting)是将浆料注入具有渗透性的多孔模具(如石膏)中,模具内部的形状即为所需要的素坯形状,利用多孔模具的毛细管力而使液体排除,从而固化。
注浆成型的模具要具有一定的强度,吸水性好,吸水速度适中。
注浆成型工艺成本低,过程简单,易于操作和控制,但成型形状粗糙,注浆时间较长,坯体密度、强度也不高。
80年代中期,人们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,而且几乎不需要使用有机添加剂,因而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②流延成型(Tape Casting)〔1-2〕也称带式浇注,或刀片法(Doctor-blade)。
湿法成型工艺全文共四篇示例,供读者参考第一篇示例:湿法成型工艺是一种常用于制作陶瓷、陶瓷瓷砖、陶瓷浴缸等制品的工艺方法。
在湿法成型过程中,原料通过混合、加水、成型、干燥等一系列工序,最终制成所需的成品。
湿法成型工艺具有成型速度快、成型精度高、能够生产大量产品等优点,被广泛应用于陶瓷行业。
湿法成型工艺的原料准备非常重要。
通常情况下,陶瓷制品的原料包括粘土、石英、长石等。
在使用之前,这些原料需要通过粉碎、研磨等方式进行处理,以确保原料颗粒的尺寸均匀,从而保证成型时的均匀性和稳定性。
湿法成型的第一步是将经过处理的原料与一定比例的水混合,形成均匀的泥浆状物质。
这一步称为混合成型。
在混合过程中,需要确保原料充分混合,且保持一定的湿度,以便后续的成型操作。
接下来是成型的过程。
通常情况下,湿法成型的方式有很多种,如注射成型、挤压成型、压制成型等。
不同的产品需要使用不同的成型方式,以确保产品能够达到设计要求的形状和尺寸。
在成型过程中,通常采用模具来帮助塑造原料成坯。
完成成型后,陶瓷制品需要进行干燥。
干燥是将成型后的陶瓷坯置于干燥室中,通过加热或自然风力等方式将水分逐渐蒸发,使陶瓷坯得到加固和硬化。
在干燥的过程中,需要控制好温度和湿度,以避免出现开裂或变形等问题。
经过干燥后的陶瓷坯即可进行烧制。
烧制是将陶瓷坯置于窑炉中,通过高温加热使其成为坚固耐用的陶瓷制品。
烧制的温度和时间通常根据产品的要求来确定,不同的陶瓷制品所需的烧制条件也可能有所不同。
湿法成型工艺是一种高效、精确的制作陶瓷制品的工艺方法。
通过对原料的处理、混合成型、干燥和烧制等一系列工序,可以制作出各种形状、尺寸和质地的陶瓷制品。
湿法成型工艺的应用使得陶瓷制品的生产更加快捷、灵活,同时也提高了产品的质量和市场竞争力。
第二篇示例:湿法成型工艺是一种常用的制造工艺,广泛应用于陶瓷、玻璃、建筑材料等领域。
湿法成型工艺利用水或其他溶剂作为介质,将原料制成糊状或流体,通过模具成型后再进行烧结或干燥,最终得到成型体。
陶瓷原位凝固胶态成形基本原理及工艺过程陶瓷作为一种重要的结构和功能材料,被广泛应用于化工、冶金、电子、机械、航空、航天、生物等各个领域。
陶瓷材料成型是为了得到内部均匀和高密度的坯体,提高成型技术是制备高性能陶瓷材料的关键步骤。
不同形态的陶瓷粉体应用不同的成型方法。
如何选择适宜的成型方法,主要取决于对陶瓷材料的性能要求和陶瓷粉体的自身性质(如颗粒尺寸、分布、表面积),下面小编简要介绍几种陶瓷材料成型工艺。
陶瓷材料成型工艺主要分为胶态成型工艺、固体无模成型工艺、气相成型工艺等。
认识陶瓷材料成型工艺一、胶态成型工艺1、挤压成型挤压成型是指将陶瓷粉体、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、板状以及多孔柱状成型体。
挤压成型优点是:工艺过程简单、适合工业化生产。
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。
挤压成型广泛应用于传统耐火材料如炉管、护套管以及一些电子材料的成型生产。
2、压延成型压延成型是指将陶瓷粉体、添加剂和水混合均匀,然后将塑性物料经两个相向转到滚柱压延,而成为板状素坯的成型方法。
压延法成型优点是:密度高,适于片状、板状物件的成型。
3、注射成型陶瓷注射成型是借助高分子聚合物在高温下熔融、低温下凝固的特性来进行成型的,成型之后再把高聚物脱除。
注射成型优点是:可成型形状复杂的部件,并且具有高的尺寸精度和均匀的显微结构。
缺点是:模具设计加工成本和有机物排除过程中的成本比较高。
目前,注射成型新技术主要有水溶液注射成型和气相辅助注射成型。
(1)水溶液注射成型水溶液注射成型采用水溶性的聚合物作为有机载体,很好的解决了脱脂问题。
水溶液注射成型技术优点是:自动化控制水平高,而且成本低。
(2)气体辅助注射成型气体辅助注射成型是把气体引入聚合物熔体中而使成型过程更容易进行。
适合于腐蚀性流体和高温高压下流体的陶瓷管道成型。
4、注浆成型注浆成型工艺是利用石膏模具的吸水性,将制得的陶瓷粉体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。
陶艺的制作的七种方法包括:⑴捏塑成型法——用挤、压、抹的方法,归纳起来,用手直接对泥料进行揉、搓、捏、挤、压、抹等最原始、最纯朴的操作,并加以简单的辅助工具,使泥料成型的方法就叫作捏塑成型法。
捏塑成型法在陶艺制作中广泛运用,不同比例大小的陶艺作品都可以通过捏塑成型的方法来制作。
⑵泥条成型法——是一项需要精确、技能和时间的艺术形式,也是一门非常古老原始及世界广为运用的陶艺技法。
从我国现已出土的原始陶器中,仔细观察能够发现有泥条成型的痕迹。
泥条成型的壶、罐和雕塑能在博物馆内见到。
②泥条成型法较为常见的是盘筑..,就是将泥条一圈一圈能过围绕、粘接而构筑成形体,后再进行整修、刮划、打磨等艺术加工,使泥条痕迹不易表露。
除了盘筑外,还可以有些较为现代和个人化的表现,如泥条竖立成型、泥条编织成型等。
③搓泥条的方法:双手将泥块捏成粗条,然后反粗泥条压在桌上前后滚动,并向两边用力拉伸,最后搓成一根粗细均匀的泥条。
⑶泥板成型法——将泥块通过人工或压泥机滚压成泥板,然后用这些泥板来塑造作品的方式,传统也称为镶器成型。
制作时利用湿泥的柔软特点,可以随意扭曲、挤压塑造造型;利用干泥的坚硬特点,也可以进行泥板拼贴、粘接来造型。
在黏结中要求使用的的泥板保持干湿度的一致。
⑷拉坯成型法——拉坯成型是陶艺造型的又一种方法,它是借助于陶车转盘的快速转动来进行手工拉制坯体造型,同时它也是最广泛应用的一种成型方法,但是拉坯需手、脑及全身配合默契,高度协调的手工造型方法,要求具有一定技艺,需在多次练习中慢慢掌握拉坯造型的一些方法和技巧,通过反复练习,熟而生巧才能完成造型创作。
⑸模具成型法——①压坯成型法——指将干粉或湿泥放入模具中,用机器压出造型的方法,可以分为干粉压坯成型和湿泥压坯成型。
有些志砖就是干粉压制成型的,而有些杯子或盘子是由湿泥压制成型的。
②印坯成型法——把模具分成若干片,把擀好的泥片分别粘在石膏模具上,然后进行黏结组合。
印坯成型和注浆成型原理一样,通过石膏模具吸收水分成型。
陶瓷材料概述陶瓷材料是指用天然或合成化合物经过成形和高温烧结制成的一类无机非金属材料。
它具有高熔点、高硬度、高耐磨性、耐氧化等优点。
可用作结构材料、刀具材料,由于陶瓷还具有某些特殊的性能,又可作为功能材料。
最初陶瓷就是指陶器和瓷器的通称。
也就是通过成型和高温烧结所得到的成型烧结体。
传统的陶瓷材料主要是指硅铝酸盐。
刚开始的时候人们对硅铝酸盐的选择要求不高,纯度不大,颗粒的粒度也不均一,成型压强不高。
这时得到陶瓷称为传统陶瓷。
后来发展到纯度高,粒度小且均一,成型压强高,进行烧结得到的烧结体叫做精细陶瓷。
接下来的阶段,人们研究构成陶瓷的陶瓷材料的基础,使陶瓷的概念发生了很大的变化。
陶瓷内部的力学性能是与构成陶瓷的材料的化学键结构有关,在形成晶体时能够形成比较强的三维网状结构的化学物质都可以作为陶瓷的材料。
这主要包括比较强的离子键的离子化合物,能够形成原子晶体的单质和化合物,以及形成金属晶体的物质。
他们都可以作为陶瓷材料。
其次人们借鉴三维成键的特点发展了纤维增强复合材料。
更进一步拓宽了陶瓷材料的范围。
因此陶瓷材料发展成了可以借助三维成键的材料的通称。
陶瓷的概念就发展成为可以借助三维成键的材料,通过成型和高温烧结所得到的烧结体。
(这个概念把玻璃也纳入了陶瓷的范围)研究陶瓷的结构和性能的理论也得到了展开:陶瓷材料,内部微结构(微晶晶面作用,多孔多相分布情况)对力学性能的影响得到了发展。
材料(光,电,热,磁)性能和成形关系,以及粒度分布,胶着界面的关系也得到发展,陶瓷应当成为承载一定性能物质存在形态。
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。