第七章粉末冶金与陶瓷材料的成型工 艺
•第一节 粉体成型原理
2.注浆成型对泥浆的工艺性能的要求
制备出的泥浆应能够满足下列基本要求 ：流动性好，稳定性好，适当的触变性， 含水量少，滤过性好，坯体强度高，脱模 容易，不含气泡。
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第七章粉末冶金与陶瓷材料的成型工 艺
•第二节 粉体制备技术
第二节 粉体制备技术
粉料含水量为3-7%时为干压成型；粉料含水量为 8-15%时为半干压成型。
第七章粉末冶金与陶瓷材料的成型工 艺
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•第四节 陶瓷材料的成型工艺
二、 高技术陶瓷的成型工艺
1. 注浆成型法
（1）注浆成型 （2）热压铸成型（Hot Injection Moulding）
热压铸成型法是利用石蜡的热流性特点，与坯料 配合，使用金属模具在压力下进行成型的，冷凝后坯 体能保持其形状。它的成型过程如下：
一 、 粉 碎 (Porphyrization) 与 机 械 合 金 化 (Mechanical Alloying)方法
粉碎的过程是由机械能转变为粉料表面能的能量转化 过程。机械粉碎法因其设备定型化，产量大，容易操作 等特点，被广泛地应用于粉末生产中。
在相同的工艺条件下，添加少量的助磨剂往往可使 粉碎效率成倍地提高（图7-10）。
第七章粉末冶金与陶瓷材料的成型工 艺
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•第三节 粉末冶金的成型工艺术
2. 压制工艺
（1）称料 称料量通常称为压坯的单重（允许一定的误
差）。压坯的单重可按以下公式计算：
Q=V×d×K 式中：Q--单件压坯的称料量（单重），kg；
V--制品的体积（由制品图算出），m3； d--制品要求密度，kg/m3； K--重量损失系数。
第七章粉末冶金与陶瓷 材料的成型工艺
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2020/12/6
第七章粉末冶金与陶瓷材料的成型工 艺
•第一节 粉体成型原理
第一节 粉体成型原理
一、 粉料的基本物理性能
1.粒度(Particle Size)和粒度分布(Particle Size Distribution)
粒度是指粉料的颗粒大小，通常以颗粒半径r 或直径d表示。粒度分布是指多分散体系中各种 不同大小颗粒所占的百分比。
单一颗粒（即纯粗颗粒或细颗粒）堆积时的 空隙率约40%。若用二种粒度（如平均粒径比为 10:1）配合则其堆积密度增大；而采用三级粒度 的颗粒配合则可得到更大的堆积密度。
5. 粉料的流动性(Flowing Property)
粉料虽然由固体小颗粒组成，但由于其分散 度较高，具有一定的流动性。当堆积到一定高度 后，粉料会向四周流动，始终保持为圆锥体（图 7-2），其自然安息角（偏角）α保持不变。
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第七章粉末冶金与陶瓷材料的成型工 艺
•第四节 陶瓷材料的成型工艺
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第四节 陶瓷材料的成型工艺
一、 普通日用陶瓷的成型工艺
1. 注浆成型
（1）基本注浆方法 基本注浆法可分为空心注浆(Slush Casting)（
单面注浆）和实心注浆（solid casting-或叫双面 注浆）两种。
1.粉浆的制备
2.模具材料
浇注用的模具是用石膏做成的。
3. 浇注方法
可以用手工浇注，即所谓倾倒浇注法。也 可以用压缩空气浇注，即用压缩气体将粉浆 压入模具内。
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第七章粉末冶金与陶瓷材料的成型工 艺
•第三节 粉末冶金的成型工艺术
三、 楔形压制
楔形压制又称循环压制。其方法是用一只 楔形的上模冲，将粉末分段压制而成制品。 如图7-14所示。这种方法可以用一组楔形压 制循环示意图表示。
•第一节 粉体成型原理
四、 泥浆/粉浆的成型原理
1. 泥浆的流变特性
（1）泥浆的流动曲线 图7-8为一些陶瓷原料泥浆的流动曲线。
（2）影响泥浆流变性能的因素 1）泥浆的浓度 图7-9为不同浓度的可塑泥浆的流动曲线。 2）固相的颗粒大小 一定浓度的泥浆中，固相颗粒越细、颗粒间平
均距离越小，吸引力增大，位移时所需克服的阻 力增大，流动性减少。
3）气相法制备粉末 ① 蒸发－凝聚法 ② 气相化学反应法
第七章粉末冶金与陶瓷材料的成型工 艺
•第三节 粉末冶金的成型工艺术
第三节 粉末冶金（Powder Metallurgy）的成型工艺
一、 压制成型
1. 物料准备
（1）粉末的分级 （2）配料混合
圆锥形混料器如图7-13所示。 （3）混合料湿磨
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•第二节 粉体制备技术
（2）化合物粉末的合成方法 1）固相法(Solid Reaction Process)制备
粉末 固相法就是以固态物质为初始原料来制备粉
末的方法。 ① 化合反应法 ② 热分解反应法 ③ 氧化物还原法
2）液相法制备粉末 液相法分为溶液法和熔液法两大类。 ① 溶液法 <1>生成沉淀法(Precipitation Method) a. 直接沉淀法 b. 均匀沉淀法 c. 共沉淀法
2）雾化法(Atomization Method) 雾化法生产金属和合金粉末就是利用高压气体（空 气、惰性气体）或高压液体（通常是水）通过喷嘴作 用于金属液流使其迅速地碎化成粉末。 3）电解法(Electrolysis Method) 电解法既可以在水溶液中进行，也可以在熔盐状态 下进行。
第七章粉末冶金与陶瓷材料的成型工 艺
•第一节 粉体成型原理
三、 可塑泥团的成型原理
1. 可 塑 泥 团 的 流 变 特 性 (Rheological Behavior)
图7－5为粘土泥团的应力－应变曲线。 图7－6表示了粘土的含水量与其应力－应变 －曲线的关系。
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第七章粉末冶金与陶瓷材料的成型工 艺
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•第一节 粉体成型原理
水分是泥团出现可塑性的必要条件。泥团中 水分适当时才能呈现最大的可塑性，如图7-7所 示。
第七章粉末冶金与陶瓷材料的成型工 艺
•第一节 粉体成型原理
3. 对可塑坯料的工艺性能要求
可塑性好，含水量适当，干燥强度高，收 缩率小，颗粒细度适当，空气含量低。
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第七章粉末冶金与陶瓷材料的成型工 艺
称料方法有两种：（1）重量法；（2）容量 法。
（2）装料 将所称量的粉末装入模具中时，要求粉末在
模腔内分布均匀、平整，以保证压坯各部分压缩 比一致。
第七章粉末冶金与陶瓷材料的成型工 艺
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•第三节 粉末冶金的成型工艺术
（3）压制 压制通常在液压机或机械压力机上进行。压制
的总压力按下式计算：
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第七章粉末冶金与陶瓷材料的成型工 艺
•第一节 粉体成型原理
3. 对压制用粉料的工艺性能要求
由于压制成型时粉料颗粒必须能充满模 型的各个角落，因此要求粉料具有良好的 流动性。为了得到较高的素坯密度，粉料 中包含的气体越少越好，粉料的堆积密度 越高越好。
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第七章粉末冶金与陶瓷材料的成型工 艺
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第七章粉末冶金与陶瓷材料的成型工 艺
•第一节 粉体成型原理
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3. 粉体的表面特性
（1）粉体颗粒的表面能(surface energy)和表面 状态
粉体颗粒表面的“过剩能量”称为粉体颗粒的表 面能。
表7-1是当粒径发生变化时，一般物质颗粒其原 子数与表面原子数之间的比例变化。
第七章粉末冶金与陶瓷材料的成型工 艺
•第一节 粉体成型原理
二、 压制成型原理
压制成型是基于较大的压力，将粉状坯料在 模型中压成块状坯体的。
1. 压制成型过程中坯体的变化
（1）密度的变化 （2）强度的变化 （3）坯体中压力的分布 图7-3为单面加压是坯体内部压力分布情况 。
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第七章粉末冶金与陶瓷材料的成型工 艺
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•第二节 粉体制备技术
<2> 溶 剂 蒸 发 法 (Solvent Vaporization Process) a.冰冻干燥法 b.喷雾干燥法 c.喷雾热分解法 d.② 熔液法 <1>等离子体喷射法 典型的等离子喷管如图7-11所示 <2>激光法 图7-12为激光法制超微粉工艺原理图。
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第七章粉末冶金与陶瓷材料的成型工 艺
•第一节 粉体成型原理
3）电解质的作用 向泥浆中加入电解质是改善其流动性和稳
定性的有效方法。
4）泥浆的pH值 pH值影响其解离程度，又会引起胶粒ζ-
电位发生变化，导致改变胶粒表面的吸力与 斥力的平衡，最终使这类氧化物胶溶或絮凝 。
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（2）粉体颗粒的吸附与凝聚(Coagulation) 一个颗粒依附于其它物体表面上的现象称之为附 着。而凝聚则是指颗粒间在各种引力作用下的团聚 。
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•第一节 粉体成型原理
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4. 粉 料 的 堆 积 （ 填 充 ） 特 性 (Packing Property)
1）真空注浆（Suction Casting） 2）离心注浆（Centrifugal Casting） 3）压力注浆（Pressure Casting）
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第七章粉末冶金与陶瓷材料的成型工 艺
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•第四节 陶瓷材料的成型工艺
2. 可塑成型
可塑成型是对具有一定可塑变形能力的泥料进行 加工成型的方法。 （1）滚压成型（Roller Forming）
图7－15为空心注浆示意图。 图7－16为实心注浆示意图。