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凝胶注模成型技术
凝胶注模成型技术是一种新型的胶态快速成型工艺，由美国橡树岭国家实验室在20世纪90年代初首先发明。
这种技术主要利用有机单体或少量添加剂的化学反应原位凝固成型，获得具有良好微观均匀性和一定强度的坯体，然后再进行烧结制得成品。
凝胶注模成型工艺可以分为水基凝胶注模成型与非水基凝胶注模成型两大体系。
其中，水基凝胶注模成型方法与传统方法类似，简单易行，干燥过程更容易，降低了预混液的粘度，对环境污染小。
非水基凝胶体系常见的溶剂为醇、烃、醚和酮等，采用有机溶剂，不但污染环境，且对于工业生产来说增加了成本。
这种成型技术无需贵重复杂设备，所用模具为无孔模具，且对模具无特殊材质要求，因此是一种低成本成型技术。
同时，它可适用范围广，可制备单一材料或复合材料，对粉体无特殊要求，因此适用于各种陶瓷制品，粗细粒度均可。
凝胶注模成型技术的特点还包括：定型过程与注模的过程是完全分离的，因此成型坯体组分均匀、密度均匀缺陷少，在后续干燥烧结中会保持成型时的比例。
此外，由于坯体在脱模后便具有一定的初始强度，为后期进一步加工制备为更为精密的构件提供了基础条件。
总的来说，凝胶注模成型技术是一种低成本、高效率、环保型的成型工艺，具有广泛的应用前景。
凝胶注模成型工艺流程英文回答：Gel injection molding is a manufacturing process usedto produce parts and products made of gel materials. It involves injecting a liquid gel into a mold cavity,allowing it to solidify and take the shape of the mold.This process is commonly used in industries such as medical, automotive, and electronics.The gel injection molding process typically follows these steps:1. Mold Preparation: The mold is prepared by cleaning and applying a release agent to ensure easy removal of the molded part.2. Gel Preparation: The gel material is prepared by mixing the gel base with additives and catalysts, if required. The gel should have the desired viscosity andproperties for injection.3. Injection: The gel material is injected into the mold cavity using a specialized injection molding machine. The machine applies pressure to ensure the gel fills the entire cavity and takes the shape of the mold.4. Cooling and Solidification: After injection, the mold is cooled to allow the gel to solidify and take the desired shape. The cooling time depends on the gel material and the size and complexity of the part.5. Mold Opening and Ejection: Once the gel has solidified, the mold is opened, and the molded part is ejected. The part may require additional post-processing steps, such as trimming or surface finishing.6. Quality Control: The molded parts are inspected for any defects or imperfections. This may include visual inspection, dimensional measurements, and testing for mechanical properties.Gel injection molding offers several advantages, suchas the ability to produce complex shapes with high precision, excellent surface finish, and good mechanical properties. It also allows for the integration of multiple components into a single part, reducing assembly time and cost.中文回答：凝胶注模成型是一种用于生产凝胶材料零件和产品的制造工艺。
凝胶注模成型原理咱先来说说啥是凝胶注模成型。
你可以想象啊，就像我们小时候玩泥巴，不过这个可比玩泥巴高级多啦。
它呢，是一种制造各种材料零件的方法。
比如说那些超级精密的陶瓷零件啊，或者是一些金属零件，都能用这个方法来做。
那它是咋开始这个神奇的过程的呢？这里面有个很重要的角色，就是陶瓷或者金属的粉末。
这些粉末就像是一群小小的精灵，它们是整个成型的基础。
把这些粉末放进一种特殊的液体里，这个液体就像是粉末精灵们的游泳池。
这个液体里有好多东西呢，有溶剂，有分散剂。
溶剂就像是游泳池里的水，让粉末能在里面自由自在地游动，不会聚在一起打架。
分散剂呢，就像是游泳池里的管理员，它的任务就是让每个粉末精灵都能均匀地分布在液体里，谁也不挤着谁。
然后啊，就到了关键的一步啦。
我们要往这个混合好的液体里加入一种特殊的东西，叫做有机单体和交联剂。
这俩家伙一进去，就像给这个液体施了魔法一样。
有机单体就像是一个个小小的建筑工人，它们准备开始盖房子啦。
交联剂呢，就像是建筑工人手里的工具和连接材料，它能让这些小建筑工人互相连接起来。
这时候，我们再加入引发剂和催化剂。
这俩就像是魔法的启动器。
引发剂就像一把小火柴，一点，就把有机单体这些建筑工人的工作热情给点燃了。
催化剂呢，就像是给这些工人加了个加速器，让他们干活的速度更快啦。
然后这些建筑工人就开始疯狂地工作，它们互相连接起来，形成了一个像蜘蛛网一样的结构。
这个结构可不得了，它会把那些粉末精灵都给困住，就像用网把小鱼都捞起来一样。
慢慢地，这个液体就开始变成像果冻一样的凝胶啦。
这个过程是不是超级神奇呢？这个凝胶就有了一定的形状，而且还能保持住。
就像我们做果冻的时候，它能在模具里变成我们想要的形状，这个凝胶也是一样的道理。
接下来呢，我们要把这个凝胶里的液体给弄出去。
这个过程有点像把果冻里的水给挤出来。
不过这里面有很多科学的方法哦。
比如说可以用干燥的方法，就像把湿衣服晾干一样，把液体慢慢地蒸发掉。
凝胶注模法
说起这个“凝胶注模法”，咱们得先从做东西说起。
你想啊，咱们平时做东西，比如做个塑料玩具或者陶瓷杯子，是不是都得有个模具，然后把材料倒进去，等它成型？
这个“凝胶注模法”啊，就是做东西的一种方法，但它有点特别。
特别在哪儿呢？咱们平时用的材料，比如塑料啊、陶瓷浆料啊，都是液体或者半固体的，对吧？但是凝胶注模法用的材料，它是高粘度的流体，就像是稠稠的果酱一样。
然后啊，咱们把这个高粘度的材料倒进模具里。
不过这时候它还不是成品哦，它得在模具里发生一些变化。
怎么变呢？就是让它里面的有机单体啊、催化剂啊这些东西发生反应，然后它就慢慢凝固了，变得像果冻一样。
这个过程啊，就像是给材料做了一个“内部整形”，让它在模具里变成了咱们想要的样子。
等它完全凝固了，就可以拿出来，再经过一些处理，比如干燥啊、烧结啊，就变成了咱们想要的成品了。
所以，“凝胶注模法”啊，简单来说，就是一种用高粘度流体材料，通过化学反应在模具里凝固成型的方法。
这个方法好处多多，比如能做出形状复杂、精度高的产品，而且成品的质量也很好。
就像咱们平时吃的果冻，它也是用类似的方法做出来的，只不过它用的材料是吃的，咱们这个是工业用的。
这下你明白什么是“凝胶注模法”了吧？。
凝胶注模成型工艺流程英文回答：Gel injection molding is a manufacturing process that involves injecting a liquid gel material into a mold cavity, allowing it to solidify and take the shape of the mold.This process is commonly used for producing various products, such as medical devices, automotive components, and consumer goods.The gel material used in this process is typically atwo-component system consisting of a base material and a curing agent. These two components are mixed together in a controlled ratio to initiate the curing process. Themixture is then injected into the mold cavity under high pressure.Once the gel material is injected into the mold, it undergoes a curing process, which can be either thermal or chemical. In thermal curing, the mold is heated to aspecific temperature, which accelerates the curing reaction. In chemical curing, a catalyst is added to the gel material to initiate the curing process.After the gel material has solidified and taken the shape of the mold, the mold is opened, and the molded partis ejected. The part may undergo additional post-processing steps, such as trimming, polishing, or surface treatment,to achieve the desired final product.Gel injection molding offers several advantages over other molding processes. Firstly, it allows for the production of complex shapes and intricate details withhigh precision. The gel material can flow easily into thin and narrow sections of the mold, resulting in parts with excellent dimensional accuracy.Additionally, gel injection molding enables the production of parts with unique properties, such as softness, flexibility, and transparency. By adjusting the composition of the gel material, manufacturers can tailor the mechanical and physical properties of the molded partsto meet specific requirements.中文回答：凝胶注模成型是一种制造工艺，涉及将液体凝胶材料注入模具腔中，使其凝固并成型。
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凝胶注模成形工艺制备高强度的氧化铝陶瓷1前言陶瓷材料成形工艺是制备复杂形状部件的关键环节,对降低陶瓷零件生产成本､提高陶瓷材料性能及其可靠性起重要作用｡随着航天､航空､机械､化工等行业的发展,人们对陶瓷材料性能的要求越来越高｡凝胶注模成形技术是90年代初美国橡树岭国家重点实验室Mark A,Janney教授等人提出的[1]｡它首次将传统陶瓷工艺和聚合物化学有机结合起来,开创了在陶瓷成形工艺中利用高分子单体聚合进行成形的技术[2]｡该技术与传统的工艺相比有其独特的优越性:(1)可使用于复杂的部件成形;(2)坯体的强度高,生坯即可加工成一定的形状;(3)坯体较均匀｡其工艺过程如图1所示｡2实验2.1 原料及反应体系的选择α- Al2O3粉纯度为99.9%,平均粒径1.4μm;丙烯酰胺(AM)(有机单体);N-N亚甲基双丙烯酰胺(MBAM)(交联剂);过硫酸铵(APS)(引发剂);聚丙烯酸铵(PMAA-NH4)(分散剂);四甲基乙二胺(TEMED)(催化剂);分析纯氨水调节溶液pH值｡本实验选择丙烯酰胺为有机单体,亚甲基双丙烯酰胺为交联剂,两者在水中搅拌后均可溶｡凝胶注模成形工艺要求单体在一定条件下形成交联大分子｡形成聚合物的反应类型有聚合和缩聚两种形式｡由于缩聚反应有小分子如水分子产生,而本实验要求原位聚合形成有一定形状和强度的固状坯体,要求尽量减少水分,因此本实验采用聚合反应｡选择引发剂APS和催化剂TEMED的催化体系,通过控制温度､APS与TEMED的量､分散剂等控制反应速度｡图1 凝胶注模成形工艺过程2.2 反应步骤(1) 将有机单体AM､交联剂MBAM 以20:1的比例溶于水,再加入一定量分散剂PMAA-NH4 配置成溶液;(2) 在溶液中加入高固相含量粉料,在行星球磨机中球磨至浆料具备一定的流动性;(3) 加入引发剂过硫酸铵搅拌均匀后再加催化剂四甲基乙二胺,搅拌后注入模具中｡模具温度升高,有机单体发生聚合,浆料形成凝胶体｡反应停止后,冷却､脱模;(4) 在设定的干燥制度下干燥后,放入高温炉中进行排胶烧结｡2.3 脱胶与烧结由于试样坯体中有机物含量较低,排胶过程相对简单､时间较短,所以可连续完成烧结过程,使排胶､烧结一次完成,对大件物品,则需要单独排胶｡纯氧化铝主要靠固相烧结,99.5氧化铝的烧结温度在1700℃左右;由于加入了少量助烧剂(2%的CaCO3),烧成温度可控制在1580℃~1600℃｡3结果与讨论3.1 分散剂的加入量对浆料流变性的影响合适的分散剂量可使颗粒被聚合物完全包覆,聚合物基团一端吸附在颗粒表面,另一端伸向溶剂｡聚合物充分分散,形成空间位垒,阻碍颗粒的聚集,如图2所示｡(a) 未加分散剂时的絮凝桥连(b) 加分散剂后的分散保护图2 分散剂对颗粒表面作用图分散剂对浆料的流动性影响很明显｡本实验所用聚丙烯酸铵类分散剂是一种高分子聚电解质｡未使用分散剂的55%固相含量的陶瓷浆料即使球磨1~2h仍无任何流动性,当加入适量PAA-NH4后立刻有较好的流动性｡因为它在水溶液中易离解成NH4+和RCOO-离子,其中RCOO-基团易吸附在固体颗粒表面,球磨使离子基团充分与颗粒接触,从而使颗粒表面带上负电荷,增加了颗粒之间的静电斥力位能,使浆料具有很好的流动性｡图3为PMAA-NH4的添加量对55Vol%浆料粘度的影响｡3.2 pH值对浆料流动性能的影响实验在碱性条件下进行,所以本文主要讨论碱性环境的变化｡其中分散剂量为0.5%时,pH值对粘度的影响很小｡在碱性范围内,分散剂全部电离,并在颗粒表面形成稳定吸附,斥力位能由静电位能和空间位能共同决定,由DLVO理论可知,pH值主要影响电解质对双电层ZETA电位的影响,而此时体系中颗粒具有最大ZETA电位,故pH对其影响较小｡当分散剂量增大或减小时,pH值的增加会加强体系中聚合物对胶粒吸附的不饱和或过饱和状态;pH值从9增大到10,氨水量也增加,溶液中电解质浓度增加,压缩了双电层,减小了质点间的静电斥力,从而减小了质点连续碰撞所需的势垒数值｡图4为pH值对不同含量分散剂粘度的影响｡3.3 不同固相含量对坯体强度的影响固相含量与坯体强度的关系如图5所示｡当固相含量55vol%),浆料粘度不易降低,易造成分布不均,产生结构缺陷｡图3 PMAA-NH4含量对55Vol%浆料粘度的影响3.4坯体与烧结体SEM显微结构分析通过SEM分析可以看出固相含量升高时坯体变致密｡高致密的坯体烧结后具有很好的烧结性能｡图6为坯体与烧结体断面SEM图｡3.5 坯体机械加工性能在成形结构复杂的陶瓷材料时,模具加工困难,且烧结体晶化形成高强度和高硬度的致密体,对加工刀具要求很高,其磨损也快,仅成本就占了整个陶瓷工艺的30%左右[3~4]｡凝胶注模的坯体成形时得到的网络结构对颗粒起到很好的稳定与吸附作用,而所浇注的高浓度悬浮体具有良好的流动性能,可使坯体结构均匀,致密度高,故能满足一般的机械加工要求,且成本较低｡图4不同含量分散剂pH值对粘度的影响55Vol%固相含量的坯体的性能平均数值:抗弯强度25MPa;硬度180HBW5/187.5;圆棒直径可加工至10mm,加工断面无明显裂纹｡图5 固相含量对坯体抗弯强度的影响4结论(1) 为获得高固相含量､流动性能好的浆料,选择聚丙烯酸铵为分散剂,用量为粉体质量的0.5%,调节pH在8~9左右能获得粘度为100mPa•s(D=77.48S-1)的浆料,完全能满足浇注要求｡(2) 55Vol%固相含量的坯体,其变形量小,且强度大于20MPa,可满足机械加工｡(3) 凝胶注模成形工艺浆料的性能可控,可制得高固相含量､收缩小､可加工的坯体｡(a) 40vol%固相含量坯体断面(b)55vol%固相含量坯体断面(c)55%烧结体表面微观结构图图6 坯体与烧结体断面SEM图参考文献1 Omatete O O,Janney Mark A ,STREHLOW RA.Gelcasting-A New Ceramic FormingProcess[J].Ceram.Bull.,1991,(70)10:1641~16472 Janney M A,Omatete O O.Method for molding power usinga water-basedPatent434624 1989-11-133 钟利军等.可加工陶瓷材料的机械加工技术[J].应用技术4 张航等.机械加工对陶瓷材料性能的影响[J].硅酸盐通报,1998(6):49~51Preparation of High Intensity Alumina Ceramics byGelcasting and Moulding TechnologyJiang RunfengZhou Zhufa( College of Material Science and EngineeringSoochow UniversitySoochowJiangsu215021 )Abstract: Taking alumina ceramics as example,low viscosity and high solid content slurry was prepared by gelcasting.The influence on viscosity by dispersant and body intensity by different solid content were discussed in this paper.Keywords: gelcasting,aluminaceramics,moulding technology。
凝胶注模成型科技的原理及问题难点分析文章分析了凝胶注模成型科技的基础原理和类型以及活动步骤等等内容。
它的成本不高，而且有着非常好的稳定性，同时得到的胚体的密度非常好，在干燥的时候不会出现形变现象，存在的不利现象较少，而且强度很高，能够有效生产。
标签：成型技术；净尺寸成型；凝胶注模成型；胶态成型1 关于原理和活动步骤该项科技是把高分子的物质与流变学的知识有效的联系到一起，它的原理是在较高的固相含量以及较低的粘度的陶瓷物质之中谈价浓度不是很高的有机体，然后放入一些引发材料对其浇筑，进而确保其中的单体在相对的状态中出现聚合活动，此时生成坚硬的网状体系，确保浆料能够即刻的固结，进而确保胚体定形，最终经由脱模以及排胶等活动而获取所需的部件。
凝胶注模成型分为两类：一种是非水溶性凝胶注模成型，另一种是水溶性凝胶注模成型。
非水溶性凝胶注模成型采用有机溶剂，要求溶剂有较低的蒸汽压。
水溶性凝胶注模成型更进一步，有非常多的优势。
第一，成型时期和过去的措施非常类似，而且很简便。
第二，干燥活动更简单。
第三，减弱了混合体的粘性。
第四，对于生态的干扰性小。
所以，这个措施被大量的使用。
在该项成型活动中，要确保单体等合乎如下的规定。
第一，其应该是充分水溶的，而且它的溶解性要非常的高，假如该数值太低的话，此时单体融合并非是液体的融汇，它是液体沉积之后的融汇，此时得到的胚体的密度不是很良好，同时他的强度也会受到非常大的干扰。
第二，溶液得到的凝胶要有非常高的强度，此时才可以发挥出原位固定的意义。
而且确保胚体能够有效的脱模。
第三，单体和交联剂不会降低浆料的流动性。
2 关于工艺特征它是一项有着非常强大的实用意义的科技，其有着如下的一些特征。
第一能够适合用到很多的陶系中，可以得到非常多的形态不一样的零件。
第二因为定形活动和注模的活动是单独开展的，对于定形来讲，它是借助于浆料里面的单体汇聚而生成胶凝体，其得到的胚体的问题不是很多，而且其成分等很是均匀，在干燥的时候不会发生形状改变的问题，此时可以确保烧结体具有优秀的比例，该措施是一项优秀的成型科技。
