第3章 特种陶瓷成型与烧结方法

特种陶瓷的主要成型方法可分为:①①压力成型方法压力成型方法, ,如干压成型如干压成型、、冷等静压成型冷等静压成型、、干袋式干袋式等静压成型等。

②可塑成型方法,如可塑毛坯挤压、轧膜成型等。

③浆料成型方法,如料浆浇注、离心浇注、流延成型、热压铸等热压铸等。

④注射成型。

⑤其他成型方法。

如压滤法、固体自由成型制备技术、直接凝固注模成型直接凝固注模成型、、温度诱导成型温度诱导成型、、电泳沉积成型等电泳沉积成型等。

第三节第三节成型工艺成型工艺一、压力成型方法所谓压力成型是用粉料,即以固体颗粒为原料在一定的压力下进行成型的方法, 也叫模压成型或干压成型。

为了减少摩擦和增加强度为了减少摩擦和增加强度, ,粉料中可能含有少量液体粉料中可能含有少量液体、、粘结剂包裹在颗粒外面。

粘结剂含量较低(一般为 7~8% )。

(一)干压成型干压成型又称模压成型,是将粉料经过造粒、流动性好,颗粒级配合适的粉料合适的粉料, ,装入模具内装入模具内, ,通过压机的柱塞施以外加压力通过压机的柱塞施以外加压力, ,使粉料压使粉料压成制一定形状的坯体的方法。

这是最常用的成型方法之一。

由于粉末颗粒之间颗粒之间, ,粉末与模冲粉末与模冲、、模壁之间的摩擦模壁之间的摩擦, ,使压制压力损失使压制压力损失, ,造成压造成压坯密度分布的不均匀。

单向压制时,密度沿高度方向降低。

单向压制及压坯密度沿高度的分布第三节第三节成型工艺成型工艺为了改善压坯密度的分布,一方面可以改为双向压制包括用浮动阴模用浮动阴模, ,另一方面可以在粉末中混入润滑剂另一方面可以在粉末中混入润滑剂, ,如油酸如油酸、、硬脂酸锌、硬脂酸镁、石蜡汽油溶液等。

陶瓷材料的压制压力一般为40~100 MPa,模压成型一般适用于压制高度为03 0.3 ~ ~60 60 mm mm 、直径为直径为 5 5~ ~500 500 mm mm形状简单的制品形状简单的制品。

双向压制及压坯密度沿高度的分布①干压成型的工艺原理干压成型的实质是在外力作用下,颗粒在模具内相互靠近,并借助内摩擦力牢固地把各颗粒联系起来,保持一定形状。

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。

特种陶瓷的新型烧结技术一.特种陶瓷的微波烧结技术及研究进展陶瓷材料的微波烧结原理与目前的常规烧结工艺有着本质的区别。

传统的加热是利用电阻加热，通过辐射，传导或对流的方式将发热体的热量传递给样品，热流方向是从样品表面指向心部，形成样品表面温度高，心部温度低的温度场。

而微波烧结是利用微波具有的特殊波段与材料的基本细微结构耦合而产生热量，材料在电磁场中的介质损耗使材料整体加热至烧结温度而实现致密化的方法。

由于材料可内外均匀地整体吸收微波能并被加热，使得处于微波场中的被烧结物内部的热梯度和热流方向与常规烧结时完全不同。

微波可以实现快速均匀加热而不会引起试样开裂或在试样内形成热应力，更重要的是快速烧结可使材料内部形成均匀的细晶结构和较高的致密性，从而改善材料性能。

同时，由于材料内部不同组分对微波的吸收程度不同，因此可实现有选择性烧结，从而制备出具有新型微观结构和优良性能的材料。

利用微波烧结特种陶瓷材料，有利于降低烧结温度，提高烧结速率，改善显微结构和性能，并且在节能环保方面也存在巨大潜力。

目前微波烧结技术应用于制备特种陶瓷材料的范围在不断扩展，其中多孔陶瓷，生物陶瓷，非氧化物陶瓷及陶瓷复合材料等将成为今后利用微波烧结技术研究和开发的重点。

虽然微波技术在陶瓷材料烧结领域内有很好应用前景，在某些方面也得到了一定程度的产业化应用，但是其烧结机理不清楚及许多工程技术问题限制了微波烧结技术的发展。

（1）测定材料的介电常数及掌握不同频率下各种材料介电常数的变化规律，对优化烧结工艺和设计微波设备可以提供丰富的理论依据。

（2）微波保温材料的选型，烧结过程中温度均匀性的控制，是生产出质量稳定的陶瓷产品的关键。

（3）大功率微波发生器的研制，微波能的转换效率的提高，微波高温材料成本的控制等是解决高温微波加热设备的工业化应用的难题。

二.Na0.5K0.5NbO3无铅压电陶瓷烧结技术研究进展1.热压烧结为了提高压电陶瓷的致密度,尽量抑制碱金属元素的挥发,从而获得更高的压电性能,研究人员首先尝试采用先进的烧结工艺。

1、采用高度精选的原料，具有能精确控制的化学组成，按照便于进行结构设计及控制的方法进行制造、加工的，具有优异特性的陶瓷。

特种陶瓷有很多种叫法，例如：精细陶瓷、技术陶瓷、现代陶瓷、新型陶瓷等等。

2、粘土在陶瓷生产中的作用：1)粘土的可塑性是陶瓷坯泥赖以成型的基础。

2)粘土使注浆泥料与釉料具有悬浮性与稳定性。

3)粘土一般呈细分散颗粒，同时具有结合性。

4)粘土是陶瓷坯体烧结时的主体。

5)粘土是形成陶器主体结构和瓷器中莫来石晶体的主要来源。

4、特种陶瓷分类：按特性和用途分⑴结构陶瓷⑵功能陶瓷⑶陶瓷基复合材料5、特种陶瓷性能（和金属材料相比）优点：高硬度，耐磨；高熔点，耐高温；高强度；高化学稳定性；比重小，约为金属1/3缺点：脆性大研究热点：如何提高陶瓷的韧性成为世界瞩目的陶瓷材料研究领域的核心课题！！！原因：化学键差异造成的。

金属：金属键，没有方向性，塑性变形性能好陶瓷：离子键和共价键，方向性强，结合能大，很难塑性形变，脆性大，裂纹敏感性强6、提高陶瓷韧性的方法1）利用金属的延展性2）利用晶须或者纤维增韧3）利用相变增韧4）纳米陶瓷增韧7、特种陶瓷用途特陶可以“上天入地”，“上天”指特种陶瓷应用于航天科技行业，“入地”指特种陶瓷可以应用于汽车等行业。

陶瓷刹车盘、陶瓷刀具、陶瓷装甲金刚石：作为世界上最硬的物质，是一种天然“陶瓷”。

8、陶瓷发动机优势①提高发动机热效率。

②减少辅助功率消耗，发动机结构简化。

③适应多种燃料燃烧④降低噪声，减少排气污染⑤减轻质量⑥资源丰富。

9、特种陶瓷研究方向探求材料的组成、结构与性能之间的关系组分一确定，工艺过程是控制材料结构的主要手段陶瓷的显微结构对材料性能影响很大，而材料的显微结构在很大程度上依赖于粉体特性。

1、粉体：作为物质的一种存在状态，粉体不同于气体、液体，也不完全同于固体；它是大量固体粒子的集合体，具有很多固体的属性，如物质结构，密度等等；颗粒间存在宏观空隙，颗粒间结合力较弱；同时它具有固体所不具有的流动性。