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陶瓷的成型和烧结工艺


注浆法成形
以水为溶剂、粘土为粘结剂和陶瓷粉体混合,配制 成的具有较好流动性的料浆,再将料浆注入到具有产品 形状的石膏模中成形的方法。
热压铸成形
这种成形方法借鉴了金属压铸成形的工艺思路,利 用石蜡的高温流变特性,对陶瓷石蜡流体进行压力下的 铸造成形。 1)料浆的制备:将经过陶瓷粉体与6~12%石蜡和 0.1~
挥发。 ② 随着烧结温度升高,原子扩散加剧,孔隙缩小,
颗粒间由点接触转变为面接触,孔隙缩小,连通孔 隙变得封闭,并孤立分布。 ③ 小颗粒间率先出现晶界,晶界移动,晶粒长大。
2)烧结后期阶段 ① 孔隙的消除:晶界上的物质不断扩散到孔隙处,
使孔隙逐渐消除。 ② 晶粒长大:晶界移动,晶粒长大。
➢ 烧结的分类:
➢ 常用的塑化剂:
1)无机塑化剂:粘土等
2)有机塑化剂: 有机塑化剂
粘结剂(如聚乙烯醇) 增塑剂(如甘油) 溶剂 (如无水乙醇)
➢ 塑化剂选用和加入的原则
1)在保证坯料一定可塑性的条件下,尽可能减少塑化 剂的用量。
2)选用塑化剂时,需考虑塑化剂在烧结时排除的难易 和排除温度等因素。
造粒
造粒就是加入塑性剂后,将细颗粒原料制备成粒度 较粗的混合料,以改善其流动性。
第五节 陶瓷烧结的后处理
表面施釉
表面施釉是通过高温加热,在陶瓷表面烧附一层玻 璃状物质使其表面具有光亮、美观、绝缘、防水等优异 性能的工艺方法。
➢ 工艺过程
釉浆制备
涂釉Biblioteka 烧釉陶瓷的加工为改善烧结后的陶瓷制件的表面光洁度、精确尺寸 或去除表面缺陷等,常利用磨削、激光以及超声波等加 工方法对其进行处理。
带式成形
一般用于制备厚度< 80μm的坯片。
第三节 陶瓷的烧结理论
概述
➢ 定 义:
烧结是指高温条件下,坯体表面积减小,孔隙率降 低、机械性能提高的致密化过程。
➢ 烧结驱动力:
粉体的表面能降低和系统自由能降低。
➢ 烧结的主要阶段:
1)烧结前期阶段(坯体入炉——90%致密化) ① 粘结剂等的脱除:如石蜡在250~400℃全部汽化
陶瓷的封接
在很多场合,陶瓷需要与其他材料封接使用。常用 的封接技术有:玻璃釉封接、金属化焊料封接、激光焊 接、烧结金属粉末封装等。
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第二节 陶瓷的成形方法
模压成形
模压成形是将混合料加入到模具中,在压力机上压 成一定形状的坯体的方法。
➢ 手动压制
➢ 自动压制
冷等静压成形
利用液态、气体或橡胶等作为传压介质,在三维方 向对坯体进行压制的工艺。冷等静压可分为干式和湿式 两种形式。
冷等静压
湿式冷等静压(液体为传压介质) 干式冷等静压(气体或弹性体为传压介质)
第七章 陶瓷的成形原理及工艺
第一节 混合料的制备 第二节 陶瓷的成形方法 第三节 陶瓷的烧结理论 第四节 陶瓷的烧结方法 第五节 陶瓷烧结后的处理
第一节 混合料的制备
混合料的计算与称料
➢ 混合料配方的计算的两种基本形式:
1)已知的化学计量式的配料计算; 2)根据化学成分进行的配料计算。
➢ 称料时应注意的原则:
1)按组分含量由少到多的顺序称量。 2)采用累积称量法称量。
混料
根据计算的结果称料,多种组分的原料经过一定的 方法混合均匀的过程称为混料。(在球磨机中的混料过 程可同时实现粉碎和混合的双重目的。)
➢ 混料的两种基本形式:
1)干混 2)湿混
塑化
对于特种陶瓷,由于坯料中没有可塑性,在成形时 会出现裂纹,因此有必要在成形前进行塑化处理。
➢ 热等静压烧结
将粉体压坯或装入包套的粉体放入高压容器中,在 高温和均衡的气体压力作用下,烧结成致密的陶瓷体。
➢ 真空烧结
将粉体压坯放入到真空炉中进行烧结。真空烧结有 利于粘结剂的脱除和坯体内气体的排除,有利于实现高 致密化。
➢ 其他烧结方法
反应烧结、气相沉积成形、高温自蔓延(SHS)烧 结、等离子烧结、电火花烧结、电场烧结、超高压烧结、 微波烧结等
烧结
固相烧结(只有固相传质) 液相烧结(出现液相) 气相烧结(蒸汽压较高)
烧结过程的物质传递
烧结过程 中的物质 传递
气相传质(蒸发与凝聚为主) 固相传质(扩散为主) 液相传质(溶解和沉淀为主)
影响烧结的因素
影响因素
原料粉末的粒度 烧结温度 烧结时间 烧结气氛
第四节 陶瓷的烧结方法
烧结分类
1%硬脂酸或油酸表面活性剂加热到60~80℃再与熔 化的石蜡混合即可。 2)压铸:在压缩空气作用下充型,保压冷却,脱模。
塑性成形
借鉴金属的挤 压成形和轧制成 形工艺。
➢ 挤制成形
将具有 可塑性的泥 料,通过挤 机嘴成形。
➢ 轧膜成形
将陶瓷粉体和粘结剂、溶剂等置于置于轧辊上混 炼,使之混合均匀,伴随吹风,溶剂逐步挥发,形成一 层厚膜;调整 轧辊间距,反 复轧制,可制 得薄片瓷坯。
按压力分类
常压烧结 压力烧结
按气氛分类
普通烧结 氢气烧结 真空烧结
按反应分类
固相烧结 液相烧结 气相烧结 活化烧结 反应烧结
常见的烧结方法
➢ 普通烧结
传统陶瓷在隧道窑中进行烧结,特种陶瓷大都在电 窑中进行烧结。
➢ 热压烧结
热压烧结是在烧结过程中同时对坯料施加压力,加 速了致密化的过程。所以热压烧结的温度更低,烧结时 间更短。
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