特种陶瓷制备工艺
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：
用硫酸铝铵在空气中进行热分解，就可以获得性能良好的Al2O3粉末。
氧化物还原法：
特种陶瓷SiC、Si3N4的原料粉，在工业上多采用氧化物还原方法制备，或者还原碳化，或者还原氧化。例如SiC粉末的制备，是将SiO2与粉末混合在1460～1600℃的加热条件下，逐步还原碳化。其大致历程如下：
SiO2+C→SiO+CO↑
SiO+2C→SiC+CO↑
SiO+C→Si+CO↑
Si+C→SiC
2.液相法：
由液相法制备粉末的基本过程为：
金属盐溶液→盐或氢氧化物→氧化物粉末
所制得的氧化物粉末的特性取决于沉淀和热分解两个过程。热分解过程中，分解温度固然是个重要因素，然而气氛的影响也很明显。从溶液制备粉末的方法其特点是：易控制组成，能合成复合氧化物粉末；添加微量成分很方便，可获得良好的混合均匀性等。但是，必须严格控制操作条件，才能使生成粉末保持溶液说具有的、在离子水平上的化学均匀性。
3.气相法：
由气相生成微粉的方法有如下两种：一种是系统不发生化学反应的蒸发-凝聚法（PVD），另一种是气相化学反应法（CVD）
蒸发-凝聚法是将原料加热至高温（用电弧或等离子流等加热），使之气化，接着在电弧焰和等离子焰与冷却环境造成的较大温度梯度条件下急冷，凝聚成微粒状物料的方法。
气相化学反应法是挥发性金属化合物的蒸发通过化学反应合成所需要物质的方法。气相化学反应法可分为两类：一类为单一化合物的分解；另一类为两种以上化学物质之间的反应。
二、特种陶瓷的成型
粉末成形是陶瓷材料或制品制备过程中的重要环节。粉料成形技术的目的是为了
使坯体内部结构均匀、致密，它是提高陶瓷产品可靠性的关键步骤。成形过程就是将分散体系（粉料、塑性物料、浆料）转变为具有一定几何形状和强度的块体，也称素坯。粉末的成形方法很多，如胶态成形工艺、固体无模成形工艺、陶瓷胶态注射成形等。不同形态的物料应用不同的成形方法。究竟选择哪一种成形方法取决于对制品各方面的要求和粉料的自身性质（如颗粒尺寸、分布、表面积）。陶瓷材料的成形除将粉末压成一定形状外，还可以外加压力，使粉末颗粒之间相互作用，并减少孔隙度，使颗粒之间接触点产生残余应力(外加能量的储存)。这种残余应力在烧结过程中，是固相扩散物质迁移致密化的驱动力。没有经过冷成形压实的粉末，即使在很高的温度下烧结，也不会产生致密化的制品。经烧结后即可得到致密无孔的陶瓷，可见成形在陶瓷烧结致密化中的重要作用。坯体成形的方法种类很多，如：（1）热压铸成形
热压铸成形也是注浆成形的一种，但不同之处在于它是在坯料中混入石蜡，利用石蜡的热流特性，使用金属模具在压力下进行成形，冷凝后获得坯体的方法。热压铸成形的工作原理如下：先将定量石蜡熔化为蜡液再与烘干的陶瓷粉混合，凝固后制成蜡板，再将蜡板置于热压铸机筒内，加热熔化成浆料，通过吸铸口压入模腔，保压、去压、冷却成形，然后脱模取出坯体，热压铸形成的坯体在烧结之前须经排蜡处理。该工艺适合形状复杂、精度要求高的中小型产品的生产，设备简单、操作方便、劳动强度小、生产效率高。在特种陶瓷生产中经常被采用。但该工艺工序比较复杂、耗能大、工期长，对于大而长的薄壁制品，由于其不易充满模具型腔而不太适宜。（2）挤压成形
将粉料、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形体。其缺点主要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。挤压成形用的物料以粘结剂和水做塑性载体，尤其需用粘土以提高物料相容性，故其广泛应用于传统耐火材料，如炉管以及一些电子材料的成形生产。
（3）流延成形
流延成形是将粉料与塑化剂混合得到流动的粘稠浆料，然后将浆料均匀地涂到转动着的基带上，或用刀片均匀地刷到支撑面上，形成浆膜，干燥后得到一层薄膜，薄膜
厚度一般为 0.01～1mm。流延法用于铁电材料的浇注成形。此外，它还被广泛用于多层陶瓷、电子电路基板、压电陶瓷等器件的生产中。
（4）凝胶注模成形
凝胶注模成形是一种胶态成形工艺，它将传统陶瓷工艺和化学理论有机结合起来，将高分子化学单体聚合的方法灵活地引入到陶瓷的成形工艺中，通过将有机聚合物单体及陶瓷粉末颗粒分散在介质中制成低粘度，高固相体积分数的浓悬浮体，并加入引发剂和催化剂，然后将浓悬浮体（浆料）注入非多孔模具中，通过引发剂和催化剂的作用使有机物聚合物单体交联聚合成三维网状聚合物凝胶，并将陶瓷颗粒原位粘结而固化成坯体。凝胶注模成形作为一种新型的胶态成形方法，可净尺寸成形形状复杂、强度高、微观结构均匀、密度高的坯体，烧结成瓷的部件较干压成形的陶瓷部件有更好的电性能。目前已广泛应用于电子、光学、汽车等领域。
（5）气相成形
利用气相反应生成纳米颗粒，如能使颗粒有效而且致密地沉积到模具表面，累积到一定厚度即成为制品，或者先使用其它方法制成一个具有开口气孔的坯体，再通过气相沉积工艺将气孔填充致密，用这种方法可以制造各种复合材料。由于固相颗粒的生成与成形过程同时进行，因此可以避免一般超细粉料中的团聚问题。在成形过程中不存在排除液相的问题，从而避免了湿法工艺带来的种种弊端。
（6）轧模成形
将准备好的坯料伴以一定量的有机粘结剂置于两辊之间进行辊轧，然后将轧好的坯片经冲切工序制成所需的坯件。轧辊成形时坯料只是在厚度和前进方向上受到碾压，宽度方向受力较小。因此，坯料和粘结剂会出现定向排列。干燥烧结时横向收缩大易出现变形和开裂，坯体性能会出现各向异性。另外，对厚度小于 0.08mm 的超薄片，轧模成形是难以轧制的，质量也不易控制。
（7）注浆成形
根据所需陶瓷的组成进行配料计算，选择适当的方法制备陶瓷粉体进行混合、塑化、造粒等，才能应用于成形。注浆成形适用于制造大型的、形状复杂的、薄壁的陶瓷产品。对料浆性能也有一定的要求，如：流动性好、粘度小，利于料浆充型，
稳定性好。料浆能长时间保持稳定，不易沉淀和分层，含水量和含气量尽可能小等。注浆成形的方法有：空心注浆和实心注浆。为提高注浆速度和坯体质量，可采用压力注浆、离心注浆和真空注浆等新方法。注浆成形工艺成本低、过程简单、易于操作和控制，但成形形状粗糙，注浆时间较长、坯体密度、强度也不高。在传统注浆成形的基础上，相继发展产生了新的压滤成形和离心注浆成形工艺，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，避免了注射成形中复杂的脱脂过程，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。（8）注射成形
陶瓷注射成形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形的，成形之后再把高聚物脱除。注射成形的优点是可成形形状复杂的部件，并且具有高尺寸精度和均匀的显微结构。缺点是模具设计加工和有机物排除过程中的成本较高。在克服传统注射成形缺点的基础上，水溶液注射成形和气相辅助注射成形工艺便发展起来。水溶液注射成形采用水溶性的聚合物作为有机载体，较好地解决了脱脂问题。水溶液注射成形技术可以很容易地实现自动控制，比起传统的注射成形成本低。气体辅助注射成形是把气体引入聚合物熔体中而使成形更容易进行。陶瓷胶态注射成形是将低粘度、高固相体积分数的水基陶瓷浓悬浮体注射到非孔模具中，并使之原位快速固化，再经烧结，制得显微结构均匀、无缺陷和净尺寸的高性能、高可靠性的陶瓷部件，并大大降低陶瓷制造成本。陶瓷胶态注射成形解决了两个重要的关键技术：陶瓷浓悬浮体的快速原位固化和注射过程的可控性。通过深入研究发现压力可以快速诱导陶瓷浓悬浮体的原位固化，从而开发出压力诱导陶瓷成形技术。通过胶态注射成形技术可以获得高密度、高均匀性和高强度的陶瓷坯体。这种成形技术可以消除陶瓷粉体颗粒的团聚体，减少烧结过程中复杂形状部件的变形、开裂，从而减少最终部件的机加工量，获得高可靠性的陶瓷材料与部件。避免了传统陶瓷注射成形使用大量有机物所导致的排胶困难的问题，实现了胶态成形的注射过程，适合于规模化的生产，是高技术陶瓷产业化的核心技术。
（9）粉末注射成形
金属、陶瓷粉末注射成形（PIM）是一种新的金属、陶瓷零部件制备技术。它是将聚合物注射成形技术引入粉末冶金领域而生成的一种全新零部件加工技术。该技
术应用塑料工业中注射成形的原理，将金属、陶瓷粉末和聚合物粘结剂混炼成均匀的具有粘塑性的流体，经注射机注入模具成形，再脱除粘结剂后烧结全致密化而制得各种零部件。PIM作为一种制造高质量精密零件的近净成形技术，具有比常规粉末冶金和机加工方法无法比拟的优势。PIM能制造许多具有复杂形状特征的零件：如各种外部切槽、外螺纹、锥形外表面、交叉通孔、盲孔、凹台与键销、加强筋板、表面滚花等，这些零件都是无法用常规粉末冶金方法制得。由于通过PIM制造的零件几乎不需要再进行机加工，所以减少了材料的消耗，因才能使材料获得预期的显微结构，赋予材料各种性能。生产的复杂形状零件数量高于一定值时，PIM比机加工方法更经济。PIM 工艺的优势为：能一次成形生产形状复杂的金属、陶瓷等零部件。产品成本低、光洁度好、精度高（0.3%～0.1%），一般无需后续加工。产品强度、硬度、延伸率等力学性能高、耐磨性好、耐疲劳、组织均匀。原材料利用率高，生产自动化程度高，工序简单，可连续大批量生产。无污染，生产过程为清洁工艺生产。
坯体除以上成形方法之外，还有模压成形、等静压成形等方法，当配方、混合、成形等工序完成后，还必须进行烧结才能使材料获得预期的显微结构，赋予材料各种性能。
三、特种陶瓷的烧结方法
烧结是将成形后的坯体加热到高温并保持一定时间，通过固相或部分液相扩散物质迁移，而消除孔隙。将颗粒状陶瓷坯体置于高温炉中，使其致密化形成强固体材料过程。烧结开始于坯料颗粒间空隙排除，使相邻粒子结合成紧密体。但烧结过程必须具备两个基本条件：应该存在物质迁移机理；必须有一种能量（热能）促进和维持物质迁移。现在精细陶瓷结机理已出现了气相烧结、固相烧结、液相烧结及反应液体烧结等四种烧结模式。它们材料结构机理与烧结驱动力方式各不相同，尤其传统陶瓷和大部分电子陶瓷烧结依赖于液相形成、粘滞流动和溶解再沉淀过程，而对于高纯、高强结构陶瓷烧结，则以固相烧结为主，它们通过晶界扩散或点阵扩散来达到物质迁移。烧结是陶瓷材料制备工艺过程中的一个十分重要的最终环节。
1.陶瓷烧结示意图：
(a)颗粒间的松散接触；(b)颗粒间形成颈部；(c)晶界向小晶粒方向移动并逐渐消失，晶粒逐渐长大；(d)颗粒互相堆积形成多晶聚合体
2.陶瓷的烧结过程
(1)低温阶段（室温至300℃左右）
(2)中温阶段（亦称分解氧化阶段，300 ?至950?C）
(3)高温阶段（950?C至烧成温度）
(4)保温阶段
(5)冷却阶段
烧结过程示意相图：
3.烧结方法
（1）常压烧结（或称无压烧结）
常压烧结是使用最广泛的一种方法。它在大气中烧结，即不抽真空，也不加任何
保护气体在电阻炉中进行烧结。这种方法适用于烧结氧化物陶瓷，非氧化物陶瓷有
时也采用常压烧结。陶瓷器、耐火材料最先采用这种方法。后来，氧化铝、铁氧体等许多新的陶瓷也采用了这一方法。与其它方法相比经济有效，但也有不利之处。为了使物质所具的功能充分发挥出来，也有采用其它方法进行烧结的情况。常压烧结用电阻炉的关键部件是发热体元件。通常生产中应根据不同材料的烧结温度，而选择不同加热体的电阻炉。
（2）热压烧结
热压烧结即是将粉末填充于模型内，在高温下一边加压一边进行烧结的方法，同时进行加温、加压(机械压力而不是气压)的烧结。加压方式一般都是单向加压，热压时的压力不能太高，一般为 50MPa。而冷压成形的压力可达 200 MPa，甚至更高。热压烧结的加热方式仍为电阻加热，加压方式为液压传动加载。热压烧结使用的模具多为石墨模具。它制造简单、成本低。热压烧结的主要优点是加快致密化进程，减少气孔隙，提高致密度，同时，可降低烧结温度。Si3N4、SiC、Al2O3陶瓷等使用该法烧结，然而因成本较高，故其应用受到限制。
（3）热等静压烧结
热等静压一般是沿单轴方向进行加压烧结，相对而言，这种方法是借助于气体压力而施加等静压的方法。除SiC、Si3N4使用该法外，Al2O3、超硬合金等也使用该法。尽管热压烧结有许多优点，但由于是单轴向加压，故只能制得形状简单如片状或环状的样品。另外，对非等轴晶系的样品热压后片状或柱状晶粒严重择优取向而产生各向异性。热等静压与热压和无压烧结一样，已成功地用于多种结构陶瓷的烧结或后处理。此外，热等静压还可以用于金属铸件、金属基复合材料、喷射沉积成形材料、机械合金化与粉末冶金材料和产品零部件的致密化等。
（4）气氛烧结
气氛烧结是采用各种气氛作保护或反应参与物，进行烧结。常用的有真空、氢、氧、氮和惰性气体（如氩）等各种气氛。例如透明氧化铝陶瓷可用氢气氛烧结，透明铁电陶瓷宜用氧气氛烧结，氮化物陶瓷如氮化铝等宜用氮气氛烧结。
结语：特种陶瓷由于拥有众多优异性能，因而用途广泛。现按材料的性能及种类简要说明。耐热性能优良的特种陶瓷可望作为超高温材料用于原子能有关的高温结构材料、高温电极材料等；隔热性优良的特种陶瓷可作为新的高温隔热材料，用于高
温加热炉、热处理炉、高温反应容器、核反应堆等；导热性优良的特种陶瓷可用作内
部装有大规模集成电路和超大规模集成电路电子器件的散热片；耐磨性优良的硬质特
种陶瓷用途广泛，目前的工作主要集中在轴承、切削刀具方面；高强度的陶瓷可用于
燃气轮机的燃烧器、叶片、涡轮、套管等；在加工机械上可用于机床身、轴承、燃烧
喷嘴等。
参考文献：
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[5]《特种陶瓷的发展及展望》谢征芳陈朝绘李永请《中国陶瓷工业》2000年3月第7卷1期
最新特种陶瓷-考试重点
普通陶器:即指土陶盆、罐、缸、瓮，以及耐火砖等具有多孔性着色坯体的制品，原料颗粒比较粗。 瓷：用高岭土等烧制成的材料，质硬且脆，比陶质细致，也称瓷器 瓷石：主要含石英和绢云母。由于它是石质,一般是用机器粉碎。瓷石是天然配好的制瓷原料，在1200-1250℃的温度下可以单独烧成瓷器，这就是所谓的“一元配方”。 高岭土：元代，景德镇发现了高岭土，并将其掺入瓷石中，即所谓的“二元配方”，它提高了原料中铝的含量，使瓷胎可以耐受1280-1300℃的高温，这是提高瓷胎坚固性的必要条件。 陶瓷：以无机非金属物质为原料，在制造或使用过程中经高温（540℃以上）煅烧而成的制品和材料。狭义：无机非金属材料中的一种类型（水泥、玻璃、陶瓷等）。广义：一切无机非金属材料及制品统称陶瓷。 特点：1、原料丰富（Clarke value，占地壳总量的70-80%）2、性能优越：(抗压)强度高、耐高温、耐磨损、耐腐蚀、抗氧化等3、与金属、高分子、复合材料呈四足鼎立之势 传统陶瓷:由粘土等硅酸盐天然原料为主的坯料制成的日用餐具、耐火材料、水泥、瓶玻璃、卫生洁具等。 近代陶瓷:以Al2O3、ZrO2、TiO2、SiC、Si3N4等人工原料或合成原料为坯料制成的陶瓷。 特种陶瓷:采用高度精选的原料，具有能精确控制的化学组成、严格控制成型及烧结工艺所合成的，达到设计的微观结构和精确的尺寸精度，并具有优异特性的陶瓷。日本称技术陶瓷 结构陶瓷：用于机械结构零件的陶瓷。 功能陶瓷：具有特殊的电、磁、声、光、热、化学及生物功能的陶瓷。 陶瓷材料的结构与性能 1、材料的成分、显微组织结构与性能（一体化，正交化试验方法） 2、材料的结构受到组成及加工工艺的制约 3、显微结构的研究指导材料工艺的制订与优化 特种陶瓷的主要研究领域1、优化结构，获得优异性能2、材料的性能评价与可靠性 单相多晶体：陶瓷的相组成主要由单一相的多个晶体组成 多相多晶体：除了晶相（可能多相）外，还有气孔和玻璃相 晶相的结构：晶粒大小(晶粒度)、分布、形态，结晶特性、取向、晶界及表面形态 晶相：决定陶瓷基本性能的主导物相。单相多晶、多相多晶 晶形：晶体在形成、生长过程中，习惯性地、自发地按一定的规律生长和发育成一定的几何形态。（自形晶：完整（完全发育）晶体；半自形晶和他形晶：生长受到抑制，部分完整或很不完整。） 主晶相：决定材料基本性能。次生相：对陶瓷性能起重要调节性能。（析出相） 玻璃相：配料中引入的各种杂质组分经高温烧结的物理、化学反应，形成液相，冷却时转变为玻璃相（常分布于晶界部位）。 结构与作用—烧结体中起粘结作用，粘结晶相，连续分布—填充气孔、烧结体致密化—降低烧结温度，促进烧结—抑制晶体长大、防止晶形转变（低温烧结）—有利于杂质、添加物的重新分布—液相量依陶瓷的用途而定（液相量↑易变形，耐火度↓强度↓介电性↓）—热处理，促进玻璃相晶化—
塑料制品生产的工艺操作规范
塑料制品生产的工艺流程 塑料制品的整体生产流程是： 原料选择——原料着色与配比——设计铸模——机器分解注塑——印花——组装检测成品——包装出厂 1、原料选择 原料选择：所有塑料都是由石油提炼出来的。 塑料制品的原料在国内市场主要有几种原料： 聚丙烯（pp）：低透明度、低光泽度、低刚性，但是有更强的抗冲击强度。常见于塑料桶，塑料盆，文件夹，饮水管等等。 聚碳酸酯（PC）：高透明度、高光泽度、非常脆、常见于水壶、太空杯、奶瓶等塑料瓶。 丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS）：树脂是五大合成树脂之一，其抗冲击性、耐热性、耐低温性、耐化学药品性及电气性能优良，还具有易加工、制品尺寸稳定、表面光泽性好等特点，主要用于奶瓶、太空杯，汽车等。 另外还有： PE 主要用途产品有矿泉水瓶盖，PE保鲜模，奶瓶等等。 PVC 主要用途塑料袋，包装袋，排水管等等。 PS 主要用途打印机外壳，电器外壳等。 2、原料着色与配比 所有的塑料制品都是有各种各样的颜色的，而这种颜色都是用颜料经过搅拌出来，这也是塑料制品的技术核心，如果颜色配比好，商品销量非常好，老板也非常重视颜色配比的私密性。 一般情况下塑料制品的原料都是混起来用，比如abs光泽度好，pp抗摔好，pc透明度高，利用各个原料的特点混合比例就出现新的商品，但这样的商品一般不用于食品类用具。 、3、设计铸模 现在的塑料制品都是注塑或者吹塑方式制作，所以每次设计出样品，都要开版新的模具，而模具一般都要几万到几十万不等，所以塑料制品除原料价格外，模具的费用也是非常大的。做一个成品可能有很多的配件，每个配件都需要独立的模具。例如：垃圾桶分为：桶身——桶盖、内胆、把手几个部分。 机器分解注塑 一般制作塑料制品零件都是分开进行几台机器一起制作的，注塑工艺就是将熔融的塑料利用压力注进塑料制品模具中，冷却成型得到想要各种塑料件。有专门用于进行注塑的机械注塑
特种陶瓷的高压烧结技术
特种陶瓷的高压烧结技术 摘要：特种陶瓷的性能主要取决于其烧结工艺。为获得均一致密的陶瓷结构而发展出各种各样的烧结工艺，每种工艺都有其特有的优势与不足。高压烧结制备功能陶瓷材料可以有效地降低烧结温度，缩短烧结时间，增进致密化，减少污染，提高样品的性能，具有快速、洁净、高致密度的特点。 关键词：特种陶瓷高压烧结 一．特种陶瓷 特种陶瓷，又称精细陶瓷，按其应用功能分类，大体可分为高强度、耐高温和复合结构陶瓷及电工电子功能陶瓷两大类。在陶瓷坯料中加入特别配方的无机材料，经过1360度左右高温烧结成型，从而获得稳定可靠的防静电性能，成为一种新型特种陶瓷，通常具有一种或多种功能，如：电、磁、光、热、声、化学、生物等功能；以及耦合功能，如压电、热电、电光、声光、磁光等功能。 二．特种陶瓷的烧结 现在特种陶瓷烧结机理已出现了气相烧结、固相烧结、液相烧结及反应液体烧结等四种烧结模式。目前，特种陶瓷的主要烧结方法有:常压烧结法、热压烧结/热等静压烧结法、反应烧结法、液相烧结法、微波烧结法、电弧等离子烧结法、自蔓延烧结法、气相沉积法等。它们材料结构机理与烧结驱动力方式各不相同，尤其传统陶瓷和大部分电子陶瓷烧结依赖于液相形成、粘滞流动和溶解再沉淀过程，而对于高纯、高强结构陶瓷烧结，则以固相烧结为主，它们通过晶界扩散或点阵扩散来达到物质迁移。 三．高压烧结 1.定义 高压烧结就是在给陶瓷粉体或具有一定致密度的坯体加热同时施加很高的压力，以实现陶瓷的压力烧结。与普通常压烧结工艺不同，高压烧结过程中，除了粉末的表面自由能的变化为烧结驱动力外，同时还有外加压力作为烧结驱动力，从而影响了烧结进程。由于烧结驱动力的增大，高压可以使得许多其它方法不能烧结的陶瓷实现烧结;其它方法可以烧结的则可以进一步改善其性能同时降低烧结温度，缩短烧结时间，有利于工艺控制。一般来说，同种陶瓷用普通无压烧结和高压烧结相比，高压的材料密度高，质地要均匀。同时，因为能够在颗粒成长或重新结晶不大可能进行的温度范围达到致密化，所以，高压烧结可以获得由微小晶粒构成的高强度、高密度烧结体。而且，高压的封闭型使得样品不易受到污染，还可减少挥发性物质的挥发，其优点是显而易见的。由于高压工艺的上述特点，尤其是由于现代高技术陶瓷的发展，高压烧结工艺越来越受到人们的重视。 2.原理 高压烧结与热压烧结类似，都是在烧结过程中对试样施加外加压力，但高压烧结压力较热压烧结要大很多。高压烧结中存在普通烧结过程所没有的晶界滑移传质和挤压蠕变传质两种作用。通常情况下，认为烧结过程分为两个阶段：第一阶段，即烧结初期，外加压力首先使颗粒的接触区发生塑性屈服，各类蠕变机制促进物质迁移，同时原子或空位发生体积扩散和晶界扩散，晶界中的位错可能沿晶界攀移，导致晶界滑动。在烧结的第二阶段，上述机制仍然存在，只不过孔洞成为孤立的闭孔，位于晶界相交处。同时，并不排除在晶粒内部存在的微孔。在常压烧结条件下，应力水平不足以使材料全部屈服发生塑性流动，但在高压下，应力水平已足够使材料大部分屈服发生塑性流动。因此，热压烧结和高压烧结之所以能够有效实现陶瓷材料的致密化烧结，主要是因为其与无压烧结相比，烧结驱动力不仅有表而能，还有外部高压提供的额外驱动力，从而促进烧结致密化并降低烧结温度。以上机理可根据默瑞的
特种陶瓷制备工艺..
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：
塑料制品生产工艺过程
塑料制品的生产工艺流程 根据塑料的固有性能，使其成为具有一定形状和使用价值的塑料制品，是一个复杂而繁重的过程。塑料制品工业生产中，塑料制品的生产系统主要是由塑料的成型、机械加工、装饰和装配四个连续的过程组成的。 在这四个过程中，塑料成型是塑料加工的关键。成型的方法多达三十几种，主要是将各种形态的塑料（粉、粒料、溶液或分散体）制成所需形状的制品或坯件。成型方法主要决定于塑料的类型（热塑性还是热固性）、起始形态以及制品的外形和尺寸。塑料加工热塑性塑料常用的方法有挤出、注射成型、压延、吹塑和热成型等，塑料加工热固性塑料一般采用模压、传递模塑，也用注射成型。层压、模压和热成型是使塑料在平面上成型。上述塑料加工的方法，均可用于橡胶加工。此外，还有以液态单体或聚合物为原料的浇铸等。在这些方法中，以挤出和注射成型用得最多，也是最基本的成型方法。 塑料制品生产之机械加工是借用金属和木材等的塑料加工方法，制造尺寸很精确或数量不多的塑料制品，也可作为成型的辅助工序，如挤出型材的锯切。由于塑料的性能与金属和木材不同，塑料的热导性差，热膨胀系数、弹性模量低，当夹具或刀具加压太大时，易于引起变形，切削时受热易熔化，且易粘附在刀具上。因此，塑料进行机械加工时，所用的刀具及相应的切削速度等都要适应塑料特点。常用的机械加工方法有锯、剪、冲、车、刨、钻、磨、抛光、螺纹加工等。此外，塑料也可用激光截断、打孔和焊接。
塑料制品生产之接合塑料加工把塑料件接合起来的方法有焊接和 粘接。焊接法是使用焊条的热风焊接，使用热极的热熔焊接，以及高频焊接、摩擦焊接、感应焊接、超声焊接等。粘接法可按所用的胶粘剂，分为熔剂、树脂溶液和热熔胶粘接。 塑料制品生产表面修饰的目的是美化塑料制品表面，通常包括：机械修饰，即用锉、磨、抛光等工艺，去除制件上毛边、毛刺，以及修正尺寸等；涂饰，包括用涂料涂敷制件表面，用溶剂使表面增亮，用带花纹薄膜贴覆制品表面等；施彩，包括彩绘、印刷和烫印；镀金属，包括真空镀膜、电镀以及化学法镀银等。塑料加工烫印是在加热、加压下，将烫印膜上的彩色铝箔层（或其他花纹膜层）转移到制件上。许多家用电器及建筑制品、日用品等都用此法获得金属光泽或木纹等图案。 装配是用粘合、焊接以及机械连接等方法，使制成的塑料件组装成完整制品的作业。例如：塑料型材，经过锯切、焊接、钻孔等步骤组装成塑料窗框和塑料门。
特种陶瓷整理版
1名词解释 特种陶瓷：采用高度精选的原料，具有能精确控制的化学组成，按照便于控制的制造技术加工的，便于进行结构设计，具有优异特性的陶瓷。 粉体颗粒：指在物质的本质结构不发生改变的情况下，分散或细化而得到的固态基本颗粒。 团聚体：由一次颗粒通过表面力吸引或化学键键合形成的颗粒，它是很多一次颗粒的集合体。 胶粒：即胶体颗粒。胶粒尺寸小于100nm，并可在液相中形成稳定胶体而无沉降现象。 6什么是固相法、气相法、液相法，简述工艺流程 固相法就是以固态物质为出发原料，通过一定的物理与化学过程来制备陶瓷粉体的方法。 固相原料——配料——混合——合成——粉碎——粉体 气相法是直接利用气体或者通过各种手段将物质变成气体，使之在气体状态下发生物理变化或化学反应，最后在冷却过程中凝聚长大形成粉体的方法。 蒸发-凝聚法（PVD）：原料——高温气化——急冷——粉体 蒸发-凝聚法是将原料加热至高温(用电弧或等离子流等加热)，使之气化，接着在电弧焰和等离子焰与冷却环境造成的较大温度梯度条件下急冷，凝聚成微粒状物料的方法。 气相化学反应法(CVD)：金属化合物蒸气——化学反应——粉体 气相化学反应法是挥发性金属化合物的蒸气通过化学反应合成所需物质的方法。 液相合成法也称湿化学法或溶液法。溶液法从均相的溶液出发，将相关组分的溶液按所需的比例进行充分的混合，再通过各种途径将溶质与溶剂分离，得到所需要组分的前驱体，然后将前驱体经过一定的分解合成处理，获得特种陶瓷粉体，可以细分为脱溶剂法、沉淀法、溶胶-凝胶法、水热法等。 溶液制备——溶液混合——脱水——前驱体——分解合成——粉体 7常用的气相法有哪些，各有何特点（3个）
特种陶瓷的制备工艺综述及其发展趋势
特种陶瓷的制备工艺综述及其发展前景 摘要：本文主要介绍了粉末陶瓷原料的制备技术、特种陶瓷成形工艺、烧结方法以及未来的发展趋势。目前，特种陶瓷中的粉末冶金陶瓷工艺已取得了很大进展，但仍有一些面临急需解决的问题。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；粉末冶金；陶瓷材料 引言 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。 1 陶瓷原料的制备方法 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。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
文字特种陶瓷定义
文字特种陶瓷定义 特种陶瓷又称精细陶瓷，按其应用功能分类，大体可分为高强度、耐高温和复合结构陶瓷及电工电子功能陶瓷两大类,在陶瓷坯料中加入特别配方的无机材料，经过1360度左右高温烧结成型，从而获得稳定可靠的防静电性能，成为一种新型特种陶瓷，通常具有一种或多种功能。如：电、磁、光、热、声、化学、生物等功能，以及耦合功能。如压电、热电、电光、声光、磁光等功能。 特种陶瓷的分类 特种陶瓷是二十世纪发展起来的，在现代化生产和科学技术的推动和培育下，它们"繁殖"得非常快，尤其在近二、三十年，新品种层出不穷，令人眼花缭乱。按照化学组成划分有： ①氧化物陶瓷：氧化铝、氧化锆、氧化镁、氧化钙、氧化铍、氧化锌、氧化钇、氧化钛、氧化钍、氧化铀等。 ②氮化物陶瓷：氮化硅、氮化铝、氮化硼、氮化铀等。 ③碳化物陶瓷：碳化硅、碳化硼、碳化铀等。 ④硼化物陶瓷：硼化锆、硼化镧等。 ⑤硅化物陶瓷：硅化钼等。 ⑥氟化物陶瓷：氟化镁、氟化钙、氟化镧等。 硫化物陶瓷：硫化锌、硫化铈等。还有砷化物陶瓷，硒化物陶瓷，碲化物陶瓷等。除了主要由一种化合物构成的单相陶瓷外，还有由两种或两种以上的化合物构成的复合陶瓷。例如，由氧化铝和氧化镁结合而成的镁铝尖晶石陶瓷，由氮化硅和氧化铝结合而成的氧氮化硅铝陶瓷，由氧化铬、氧化镧和氧化钙结合而成的铬酸镧钙陶瓷，由氧化锆、氧化钛、氧化铅、氧化镧结合而成的锆钛酸铅镧（PLZT）陶瓷等等。此外，有一大类在陶瓷中添加了金属而生成的金属陶瓷，例如氧化物基金属陶瓷，碳化物基金属陶瓷，硼化物基金属陶瓷等，也是现代陶瓷中的重要品种上。近年来，为了改善陶瓷的脆性，在陶瓷基体中添加了金属纤维和无机纤维，这样构成的纤维补强陶瓷复合材料，是陶瓷家族中最年轻但却是最有发展前途的一个分支。 人们为了生产、研究和学习上的方便，有时不按化学组成，而根据陶瓷的性能，把它们分为高强度陶瓷，高温陶瓷，高韧性陶瓷，铁电陶瓷，压电陶瓷，电解质陶瓷，半导体陶瓷，电介质陶瓷，光学陶瓷（即透明陶瓷），磁性瓷，耐酸陶瓷和生物陶瓷等等。 随着科学技术的发展，人们可以预期现代陶瓷将会更快地发展，产生更多更新的品种。 特种陶瓷的制作工艺 1、成形方法与结合剂的选择 特种陶瓷成形方法有很多种，生产中应根据制品的形状选择成形方法，而不同的成形方法需选用的结合剂不同。常见陶瓷成形方法、结合剂种类及用量如下 所示：
最新塑料件成型工艺以及处理方法
各种塑料材料注塑工艺 一．各种塑料的原料料温 塑料型号原料温度 ABS180-240 HIPS180-220 PC+ABS200-245 PA66260-300 PA66+GP285-320 PMMA200-245 PC280-320 PS180-220 POM165-200 PP180-220 PBT220-280 二．各种塑料件异常的处理方法: A:气纹 1.浇口位置: a.提高模具温度; b.提高料管温度; c.降低浇口位置的射速,射压;对于水口较长较细的产品,可用分断式处理,一段用中速中压射水口;二段用慢速低压射胶口气纹位置. B:缺料 1.当缺料形成时,首先查看产品剂量够不够. a.当产品骨位厚的部位缺料,则后模模温过高,排气不良形成 方法:1.降低模温 2.降低射压射速. b.当产品骨位薄的部位缺料,则是塑料流速不够快形成 方法:1.提高料管温度 2.提高射压射速. c.当产品由于包封位置缺料 方法:1.改善排气 2.射低射速 2.当生产中的产品有缺料形成 a.首先检查机嘴是否漏胶,阻塞; b.料管温度是否异常; c.模具温度是否有变化. C.料花 1.查看烘料温度是否正常; 2.看料管温度是否有异常,料管温度是否设定过高导至胶料分解; 3.射嘴孔径是否过小,射出时胶料在高压高速的状况下分解.(可退炮管查看料块射出时是否有棉絮状气泡). 2.当产品表面出现不规则料花时,则处理胶料当产品表面出现有规则小块料花时,在查看确认胶料无异常情况下,可用调机改善,找出料花段剂量位置,降低射压射速和改善排气均有改善。
PC注射压力：尽可能地使用高注射压力。 PP注射压力：可大到1800bar 什么是结晶性塑料？结晶性塑料有明显的熔点，固体时分子呈规则排列。规则排列区域称为晶区，无序排列区域称为非晶区，晶区所占的百分比称为结晶度，通常结晶度在80%以上的聚合物称为结晶性塑料。常见的结晶性塑料有：聚乙烯PE、聚丙烯PP、聚甲醛POM、聚酰胺PA6、聚酰胺PA66、PET、PBT等。 三、结晶对塑料性能的影响 1）力学性能结晶使塑料变脆（耐冲击强度下降），韧性较强，延展性较差 、结晶性塑料对注塑机和模具有什么要求. 2）结晶性塑料熔解时需要较多的能量来摧毁晶格，所以由固体转化为熔融的熔体时需要输入较多的热量，所以注塑机的塑化能力要大，最大注射量也要相应提高。 3）结晶性塑料熔点范围窄，为防止射咀温度降低时胶料结晶堵塞射咀，射咀孔径应适当加大，并加装能单独控制射咀温度的发热圈。 4）由于模具温度对结晶度有重要影响，所以模具水路应尽可能多，保证成型时模具温度均匀。 5）结晶性在结晶过程中发生较大的体积收缩，引起较大的成型收缩率，因此在模具设计中要认真考虑其成型收缩率. 6）由于各向异性显著，内应力大，在模具设计中要注意浇口的位置和大小，加强筋和位置与大小，否则容易发生翘曲变形，而后要靠成型工艺去改善是相当困难的。 7）结晶度与塑件壁厚有关，壁厚冷却慢结晶度高，收缩大，易发生缩孔、气孔，因此模具设计中要注意控制塑件壁厚的控制. 四、结晶性塑料的成型工艺 1）冷却时释放出的热量大，要充分冷却，高模温成型时注意冷却时间的控制。 2）熔态与固态时的比重差大，成型收缩大，易发生缩孔、气孔，要注意保压压力的设定。 3）模温低时，冷却快，结晶度低，收缩小，透明度高。结晶度与塑件壁厚有关，塑件壁厚大时冷却慢结晶度高，收缩大，物性好，所以结晶性塑料应按要求必须控制模温。 4）各向异性显著，内应力大，脱模后未结晶折分子有继续结晶化的倾向，处于能量不平衡状态，易发生变形、翘曲，应适当提高料温和模具温度，中等的注射压力和注射速度。在市场上,塑料种类很多,但是做塑料的人一般只知道分为工程塑料和日用塑料两类。实质上，塑料有结晶塑料和非结晶塑料之分。结晶塑料：尼龙、丙烯、乙烯、聚甲醛等等；非结晶塑料：聚碳、ABS、透苯、氯乙烯等等。聚合物结晶的影响因素可以分两部分：内部结构的规整性，以及外部的浓度、溶剂、温度等。结构越规整，越容易结晶，反之则越不容易，成为无定型聚合物。结构因素是最主要的。要提高聚合物的结晶取向，从结构来说，可以：增加分子链的对称性；增加分子链的立体规整性；增加重复单元的排列有序性，即无规共聚；增加分子链内含的氢键；降低分子链的支化度或交联度；从外部因素来看，可以在工厂实施的方法：退火，缓慢降温可以提高结晶度；注意应力的影响。如橡胶和纤维，应力条件下就加速结晶。 溶剂的选择。良溶剂中不易结晶。 PP是一种半结晶性材料 POM是结晶性材料 PE-LD是半结晶材料
特种陶瓷教学大纲
《陶瓷工艺学》教学大纲
的物理化学变化。 本章难点：配方计算包括由化学组成计算配方，由实验公式计算配方，由矿物组成计算配方，由分子式计算配方，以及更换原料时的重配计算。可塑泥团的流变特性，陶瓷泥浆的流变特性及影响因素。矿物煅烧时的变化。 第三章釉层的工艺基础（6学时） 3.1 釉料的组成 3.1.1 釉的分类 3.1.2 确定釉料组成的依据 3.1.3 釉料配方的计算 3.2 釉层的形成 3.2.1 釉层形成过程的反应 3.2.2 釉料与坯体的作用 3.2.3 釉层的显微结构 3.3 釉层的性质 3.3.1 釉层的物理化学性质 3.3.2 坯-釉适应性 3.3.3 釉的析晶 本章重点：铅釉，石灰釉，长石釉的主要特性，釉料成分的种类，确定釉料组成的依据，釉料冷却过程的变化，釉的熔融温度范围，釉的粘度与表面张力，釉的化学稳定性，坯釉适应性，釉熔体的析晶过程，影响釉熔体析晶的因素，析晶对釉面光学性质的影响。 本章难点：釉料加热过程的变化，釉层中气泡的产生，釉料与坯体的作用，长石质透明釉，乳浊釉的显微结构，釉的热膨胀性，釉的弹性，釉的硬度，釉的介电性质。 第四章生产过程（16学时） 4.1 原料的处理 4.1.1 原料的精选 4.1.2 原料的预烧 4.1.3 原料的合成 4.2 坯料的制备 4.2.1 坯料的种类和质量要求 4.2.2 原料的细粉碎 4.2.3 泥浆的脱水 4.2.4 造粒及陈腐和真空处理 4.3 陶瓷成型方法与模具 4.4 生坯的干燥 4.4.1 干燥的工艺问题 4.4.2 干燥制度确定 4.4.3 干燥方法 4.5 施釉 4.5.1 釉浆的制备 4.5.2 施釉 4.6 烧成 4.6.1 烧成制度的制订 4.6.2 低温烧成与快速烧成 4.6.3 烧成新方法
特种陶瓷的应用与发展
创新实验设计与训练报告
特种陶瓷的应用与发展 摘要：特种陶瓷是二十世纪发展起来的，在现代化生产和科学技术的推动和培育下，它们"繁殖"得非常快，尤其在近二、三十年，新品种层出不穷，令人眼花缭乱。 关键字：特种陶瓷应用发展前景 特种陶瓷，又称精细陶瓷，按其应用功能分类，大体可分为高强度、耐高温和复合结构陶瓷及电工电子功能陶瓷两大类。在陶瓷坯料中加入特别配方的无机材料，经过1360度左右高温烧结成型，从而获得稳定可靠的防静电性能，成为一种新型特种陶瓷，通常具有一种或多种功能，如：电、磁、光、热、声、化学、生物等功能；以及耦合功能，如压电、热电、电光、声光、磁光等功能。 按照化学组成划分有：氧化物陶瓷、氮化物陶瓷、碳化物陶瓷、硼化物陶瓷、硅化物陶瓷、氟化物陶瓷、硫化物陶瓷，其他还有砷化物陶瓷，硒化物陶瓷，碲化物陶瓷等。 除了主要由一种化合物构成的单相陶瓷外，还有由两种或两种以上的化合物构成的复合陶瓷。例如，由氧化铝和氧化镁结合而成的镁铝尖晶石陶瓷，由氮化硅和氧化铝结合而成的氧氮化硅铝陶瓷，由氧化铬、氧化镧和氧化钙结合而成的铬酸镧钙陶瓷，由氧化锆、氧化钛、氧化铅、氧化镧结合而成的锆钛酸铅镧（PLZT）陶瓷等等。此外，有一大类在陶瓷中添加了金属而生成的金属陶瓷，例如氧化物基金属陶瓷，碳化物基金属陶瓷，硼化物基金属陶瓷等，也是现代陶瓷中的重要品种上。近年来，为了改善陶瓷的脆性，在陶瓷基体中添加了金属纤维和无机纤维，这样构成的纤维补强陶瓷复合材料，是陶瓷家族中最年轻但却是最有发展前途的一个分支。 为了生产、研究和学习上的方便，有时不按化学组成，而根据陶瓷的性能，把它们分为高强度陶瓷，高温陶瓷，高韧性陶瓷，铁电陶瓷，压电陶瓷，电解质陶瓷，半导体陶瓷，电介质陶瓷，光学陶瓷（即透明陶瓷），磁性瓷，耐酸陶瓷和生物陶瓷等等。 随着科学技术的发展，人们可以预期现代陶瓷将会更快地发展，产生更多更新的品种。 特种陶瓷不同的化学组成和组织结构决定了它不同的特殊性质和功能，如高强度、高硬度、高韧性、耐腐蚀、导电、绝缘、磁性、透光、半导体以及压电、光电、电光、声光、磁光等。由于性能特殊，这类陶瓷可作为工程结构材料和功能材料应用于机械、电子、化工、冶炼、能源、医学、激光、核反应、宇航等方面。一些经济发达国家，特别是日本、美国和西欧国家，为了加速新技术革命，为新型产业的发展奠定物质基础，投入大量人力、物力和财力研究开发特种陶瓷，因此特种陶瓷的发展十分迅速，在技术上也有很大突破。特种陶瓷在现代工业技术，特别是在高技术、新技术领域中的地位日趋重要。本世纪初特种陶瓷的国际市场规模预计将达到500亿美元，因此许多科学家预言：特种陶瓷在二十一世纪的科学技术发展中，必定会占据十分重要的地位。 特种陶瓷的应用
塑料成型方法
塑料成型方法 1．压延成型 压延成型是利用热的辊筒，将热塑性塑料经连续辊压、塑化和延展成薄膜或薄片的一种成型方法。常用来生产厚度为0.05mm0.50mm的软聚氯乙烯薄膜和厚度为0.25mm0.70mm的硬聚氯乙烯片材。 压延成型方法生产能力大，产品质量好，易于实现自动化流水作业，是生产各种大长塑料薄膜、薄板、片材和人造革、壁纸等的主要方法，但其设备投资较大。适用于压延成型加工的塑料，除用得最多的聚氯乙烯外，还有聚乙烯、ABS、聚乙烯醇、醋酸乙烯酯与丁二烯的共聚物等。 压延成型的主要设备是压延机，一般按滚筒数和它的排列方式进行分类。常见的有直线型、逆L型、斜Z型和顺L型等。由于四辊压延机具有制品较薄、厚度均匀、表面光滑、生产率高等特点，因而是目前使用最普遍的一种压延机。 为了保证制品的质量和压延工艺的顺利进行，辊筒表面具有较高的硬度(HB540560)和较小的粗糙度(达14级镜面)，并用过热蒸汽、过热水或蒸汽配合煤气红外线等方法，将辊筒加热到200℃左右。为了避免产生薄膜包辊现象，相邻两辊之间保持有5℃10℃的温差。根据物料碾压、混炼、塑化和延展成型的需要，四辊压延机各辊筒的线速度并不相同，相邻两辊之间线速度之比，通常取为1∶1.061∶1.3。 根据工艺过程的需要，压延成型的辅机部分，通常包括薄膜引离辊，冷却定型装置、胶带输送机，卷取切割装置等。 2．吹塑成型 吹塑成型是目前生产塑料制品的主要方法之一，主要用于生产热塑性塑料薄膜及中空制品，它包括挤出吹塑和中空吹塑两种工艺方法。 (1)挤出吹塑。挤出吹塑是将熔融塑料经挤出机的机头呈圆筒形薄管挤出，同时从机头中心向薄管中鼓入压缩空气，将处于热塑状态下的薄管沿横向吹胀成直径较大的管状薄膜(俗称泡管)，经冷却后卷取。与压延法生产薄膜的工艺相比，吹塑制膜具有很多突出优点，例如：所用设备简单，可用小型挤出机生产宽度很大(10m以上)和极薄(0.01mm0.3mm)的薄膜；生产成本低；产品机械强度高；可利用挤出工艺吹制多色或多层复合薄膜，生产具有综合性能的复合材料。此外，圆筒形薄膜可以不经焊接而直接用于包装，等等。但吹塑薄膜的厚度均匀性较差，产量受冷却速度的限制，也不能太高。 挤出吹塑的主要设备是挤出机，而吹塑机头又是挤出机的关键部件。吹塑机头种类很多，常用的有侧面进料式、中心进料式和螺旋进料式几种。目前又发展了旋转机头和复合机头等形式。 (2)中空吹塑。中空吹塑成型是将从挤出机挤出的、尚处于软化状态的管状热塑性塑料坯料放入成型模内，然后通入压缩空气，利用空气的压力使坯料沿模腔变形，从而吹制成颈口短小的中空制品。中空吹塑目前已广泛用来生产各种薄壳形中空制品、化工和日用包装容器，以及儿童玩具等。 3．真空成型 真空成型是将热塑性塑料薄片或薄板（厚度小于6mm）重新加热软化，置于带有许多小孔的模具上，采取抽真空的方法使片材紧吸在模具上成型。这种方法成型速度快、操作容易，但制品表面粗糙，尺寸和形状的误差较大。真空成型广泛用来生产钙塑天花板装饰材料、洗衣机和电冰箱壳体、电机外壳、艺术品和生活用品等。 4．滚塑成型 滚塑成型是把粉状或糊状塑料置于塑模中，通过加热并滚动旋转塑模，使模内物料熔融塑化，进而均匀散布到模具表面，经冷却定型即得到制品，此法适用于生产中空制品、汽车车身、
特种陶瓷材料
特种陶瓷材料 电气05 黄纯 内容摘要：材料是人类用以制作有用物件的物质，是人类社会进步的物质基础和先导。人类历史的发展无不伴随着材料的发明，应用和发展。从原始社会以来，人类经历了石器时代，青铜时代和铁器时代。现在已经跨进按照人类需要设计材料，合成材料和应用材料的新时代。目前，材料的发展水平和利用程度已成为人类文明进步的标志。 关键词：特种精细陶瓷材料性能形成基础应用发展 陶瓷材料是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。陶瓷材料分为普通陶瓷（传统陶瓷）材料和特种陶瓷（现代陶瓷）材料两大类。 普通陶瓷材料采用天然原料如长石、粘土和石英等烧结而成，是典型的硅酸盐材料，主要组成元素是硅、铝、氧，这三种元素占地壳元素总量的90%，普通陶瓷来源丰富、成本低、工艺成熟。这类陶瓷按性能特征和用途又可分为日用陶瓷、建筑陶瓷、电绝缘陶瓷、化工陶瓷等。 特种陶瓷材料采用高纯度人工合成的原料，利用精密控制工艺成形烧结制成，一般具有某些特殊性能，以适应
各种需要。根据其主要成分，有氧化物陶瓷、氮化物陶瓷、碳化物陶瓷、金属陶瓷等；特种陶瓷具有特殊的力学、光、声、电、磁、热等性能。 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。这重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。 研究陶瓷的结构和性能的理论的展开：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。这里应该和量子力学，纳米技术，表面化学等学科关联起来。陶瓷学科成为一个综合学科。 陶瓷材料又称精细陶瓷，它以抗高温、超强度、多功
一、烧结基本原理精讲
一、烧结 （1）、烧结基本原理 烧结是粉末冶金生产过程中最基本的工序之一。烧结对最终产品的性能起着决定性作用，因为由烧结造成的废品是无法通过以后的工序挽救的；相反，烧结前的工序中的某些缺陷，在一定的范围内可以通过烧结工艺的调整，例如适当改变温度，调节升降温时间与速度等而加以纠正。 烧结是粉末或粉末压坯，加热到低于其中基本成分的熔点温度，然后以一定的方法和速度冷却到室温的过程。烧结的结果是粉末颗粒之间发生粘结，烧结体的强度增加。在烧结过程中发生一系列物理和化学的变化，把粉末颗粒的聚集体变成为晶粒的聚结体，从而获得具有所需物理，机械性能的制品或材料。烧结时，除了粉末颗粒联结外，还可能发生致密化，合金化，热处理，联接等作用。人们一般还把金属粉末烧结过程分类为：1、单相粉末（纯金属、古熔体或金属化合物）烧结；2、多相粉末（金属—金属或金属—非金属）固相烧结；3、多相粉末液相烧结；4、熔浸。 通常在目前PORITE微小轴承所接触的和需要了解的为前三类烧结。通常在烧结过程中粉末颗粒常发生有以下几个阶段的变化：1、颗粒间开始联结； 2、颗粒间粘结颈长大； 3、孔隙通道的封闭； 4、孔隙球化； 5、孔隙收缩； 6、孔隙粗化。 上述烧结过程中的种种变化都与物质的运动和迁移密切相关。理论上机理为：1、蒸发凝聚；2、体积扩散；3、表面扩散；4、晶间扩散；5、粘性流动；6、塑性流动。
（2）、烧结工艺 2-1、烧结的过程 粉末冶金的烧结过程大致可以分成四个温度阶段： 1、低温预烧阶段，在此阶段主要发生金属的回复及吸附气体和水分的挥发，压坯内成形剂的分解和排除等。在PORITE微小铜、铁系轴承中，用R、B、O（Rapid Burning Off）来代替低温预烧阶段，且铜、铁系产品经过R、 B、O后会氧化，但在本体中可以被还原，同时还可以促进烧结。 2、中温升温烧结阶段，在此阶段开始出现再结晶，首先在颗粒内，变形的晶粒得以恢复，改组为新晶粒，同时颗粒表面氧化物被完全还原，颗粒界面形成烧结颈。 3、高温保温完成烧结阶段，此阶段是烧结得主要过程，如扩散和流动充分地进行和接近完成，形成大量闭孔，并继续缩小，使得孔隙尺寸和孔隙总数均有减少，烧结体密度明显增加 4、冷却阶段：实际的烧结过程，都是连续烧结，所以从烧结温度缓慢冷却一段时间然后快冷，到出炉量达到室温的过程，也是奥氏体分解和最终组
中国特种陶瓷现状
中国特种陶瓷现状 能源，材料和信息是当代文明的三大支柱。新材料是新技术，新产业赖以形成和发展的基础，特种陶瓷（工程结构陶瓷，电子陶瓷，生物陶瓷）具有电、声、光、磁、热、力学、化学、医学等一种或多种物理，化学功能，在许多场合不论现在或将来都不能为其它材料所取代，已成为用途广泛，迅速发展的新兴产业，各发达国家均投入大量人力，物力研究和开发，竞争十分激烈。美国提出的“先进材料与材料制备”计划，每年用于材料研究工程费高达20~25亿美元，以提高其竞争力，越来越多的国家已意识到，就某种意义上说，谁掌握了高性能材料，谁就掌握了未来的先进技术，另一方面，特种陶瓷材料属技术密集，知识密集的学科，材料的性能不仅与化学组成有关，而且很大程度上取决于材料内部结构,而结构的形成又与材料制备起始状况，工艺过程等密切相关。因此研究开发的特点是要求高，难度大，获取技术和情报困难，引进高级技术，人才十分不易，价格十分昂贵。 当前工程结构陶瓷的研究经历了一段全球“陶瓷热”的鼎盛时期后已逐渐冷静下来，转入深入细致的基础性工作。针对结构陶瓷的弱点之一的脆性，近年来，陶瓷材料科学家围绕提高陶瓷韧性方面进行了许多卓有成就的研究；电子信息正向着集成化，微型化和智能化方向发展，相应地要求电子元器件逐步向微型化、薄膜化、多功能、高效能、高可靠性和高稳定性方向发展；生物陶瓷作为医用材料和金属材料.高分子材料相比，具有生物相容性好的优点，正受到医疗界的重视，已成功用于人造骨，关节，牙齿等。 特种陶瓷种类繁多，本文仅就某些陶瓷材料及其相关问题，提出某些见解进行商讨，以期促进我省，我国特种陶瓷的迅速发展。 1、基础研究和应用基础研究 特种陶瓷材料的开发应用首先依赖于新材料的发现和人工合成。由于现代科学技术的发展，化学与材料科学的发展与有机结合，产生了材料化学，物理与材料科学紧密结合形成了材料物理。近百年来，新化合物、固溶体、多晶型等不断涌现。特种陶瓷领域中，合成化合物及材料特性方面取得了某些重大进展（表1）。 伴随着电子陶瓷元器件向轻、薄、短、小、多功能、高性能、高可靠性、高密度表面组装的发展需要，以及日益激烈的市场竞争,要求高合格率和低成本化，必须加强基础研究和应用基础研究。当前国内虽然有一批知名企业、单位，正从事这方面相关的研究工作，并已取得了长足的进步。但另一方面大都为跟踪研究，很少或缺乏独立自主的基础研究和应用基础研究。例如，有人对纳米材料基本特性尚缺乏应有的认识，就提出许多纳米产品进行误导；又如陶瓷相图研究国外十分重视，它是一项长期艰苦的复杂工作，国内已很少见到这方面的报导；界面物理化学及陶瓷材料设计等方面的工作，由于对仪器设备，计算技术要求高，费用大，国内至今这方面的工作少见报道；机械装备设计，加工制造与
车用塑料制品成型工艺技术(doc 7页)
车用塑料制品成型工艺技术(doc 7页)
车用塑料制品成型工艺 塑料是节能型材料，具有价格低、性能优异(密度低、吸音、隔热、防震、电绝缘性和耐化学药品性优良、可复合增韧增强、生产能耗低等)。在汽车上的用量越来越大，适应的零部件范围不断扩展。现在，全塑车已经开始研究开发，将来会推广应用。汽车塑料件的广泛应用可减轻汽车自重、提高燃料效率、缩短加工周期、降低能耗、提高资源利用效率、保障安全和提供舒适的环境等。实际上，这类材料必须经过适当的加工成型，才能成为一定形状结构和功能的车用塑料零部件。在这种意义上，不仅塑料产业的发展推动各类车的更新换代，而且汽车业的快速发展也推动了塑料加工的发展。 可以说，现有塑料制品的成型方法都已经用于制造汽车上的塑料制品。实际上，相关的制造技术还涉及到高分子材料学和模具等方面。从工艺上看，相对传统车用金属制件，塑料制件有以下优点：①设计自由度大。外观多种多样；着色性好，可按设计实现各种各样的颜色；可采用共混、填充增强和层状复合，大大改善机械性能。可在表面或里层进行涂装、装饰等等。②复杂形状制品可一次或用尽可能少的工序成型。很多方法适合大批量生产，生产效率高、成本低(相同的零件，采用塑料制造费用仅为钢或铝的2／3)。大量使用将会引起传统汽车制造工艺的改变和生产设备的革新。但也存在一定不足：①导热性差，加工中加热和冷却工序与金属的有很大不同。②热膨胀系数大，约为金属材料的3～10倍。同时，收缩率也大，尺寸稳定性差，不容易制备高精度制品。这些特点赋予了塑料及其复合材料加工成型方法的多样性和特殊性，下面主要阐述一些重要的方法。 一、注射成型 注射成型简称注塑，是指物料在注射机加热料筒中塑化后，由螺杆或注塞注射人闭合模具的模腔中经冷却形成制品的成型方法。它广泛用于热塑性塑料的成型，也用于某些热固性塑料(如酚醛塑料、氨基塑料)的成型。注射成型的优点是能一次成型外观复杂、尺寸精确、带有金属或非金属嵌件、甚至可充以气体形成空芯结构的塑料模制品；生产效率高，自动化程度高。新型注射方法的出现更加巩固了其在汽车塑料加工中的地位。各种车上的硬仪表板一般采用PP、PC、ABS、ABS／PC等一次性注射成型。就注射技术而言，已经开发了适应性很广的很多新技术。如采用微型注塑成型自动化生产毫克级的高尺寸精度制品，如汽车传感器等自动控制和电子控制部件。 1．气体辅助注塑成型 气体辅助注塑成型技术是一项新兴的塑料注射成型技术，其原理是利用高压气体在塑件内部产生中空截面，利用气体保压代替塑料注射保压，消除制品缩痕，完成注射成型过程。传统注塑工艺不能将厚壁和薄壁结合在一起成型，而且制件残余应力大，易翘曲变形，表面时有缩痕。新发展的气辅技术通过把厚壁的内部掏空，成功地生产出厚壁、偏壁制品，而且制品外观表面性质优异，内应力低。轻质高强。该工艺已用于成型汽车的前后挡板、门把手、保险杠等。 2．水辅助注射成型 水辅助注射成型可以直接冷却制品的内部，更适合较厚和较长的制品成型，能生产出均匀的薄壁制品，零件内表面平滑。可以在更短的成型周期下，减少制品壁厚及减少残留的壁厚，对于大件且较薄的制品可使用较均匀而且较低的压力即可成型。从而节省了材料，拓展了应用范围。循环使用水而可降低生产成本，适合成型管状的零件、汽车油管和其他流体系统、把手、行李架、汽车上的仪表盘、缓冲器、门把手、离合器以及驾驶杆支持架等。