无机非金属材料成型工艺资料
新型无机非金属材料制备工艺
新型无机非金属材料制备工艺引言新型无机非金属材料是一类在材料科学领域中具有重要应用潜力的材料。
与传统的金属材料相比，无机非金属材料具有更高的硬度、更好的耐腐蚀性能、更低的导热系数和更好的绝缘性能。
因此，新型无机非金属材料在航空航天、电子器件、能源存储等领域得到广泛应用。
本文将介绍一种常见的新型无机非金属材料制备工艺，包括原材料准备、混合、成型和烧结等步骤。
同时，还将讨论一些常见的材料制备问题和改进措施，以提高制备效率和材料性能。
原材料准备新型无机非金属材料的制备过程通常需要使用一些原材料，如粉末、化学品等。
在开始制备工艺之前，需要对原材料进行准备。
首先，需要选择适当的原材料。
根据材料的要求和性能需求，确定所需原材料的种类、纯度和颗粒大小。
然后，对原材料进行粉碎。
一般情况下，原材料需要经过粉碎设备进行粉碎处理，以获得所需的颗粒大小。
粉碎过程中需要注意避免杂质的混入，以确保最终材料的纯度和性能。
最后，对原材料进行筛选和干燥。
通过筛选可以去除不需要的颗粒大小，确保原材料的一致性；通过干燥可以去除原材料中的水分，防止在后续的制备过程中出现问题。
混合混合是制备新型无机非金属材料过程中的关键步骤之一。
通过混合，可以将不同的原材料均匀地混合在一起，以形成均一的混合物，为后续的成型和烧结过程做好准备。
混合过程需要根据具体材料的特性来选择适当的混合设备。
常见的混合设备包括球磨机、搅拌机等。
在混合过程中，需要控制混合时间和混合速度，以确保混合得到充分和均匀。
此外，还可以根据需要添加一些助剂，如增湿剂、黏合剂等，以提高混合效果和成型性能。
成型成型是将混合后的材料加工成所需形状和尺寸的过程。
常见的成型方法包括压制、注射成型、喷涂等。
压制是一种常见的成型方法，适用于制备块状和板状材料。
在压制过程中，将混合好的材料放入模具中，然后施加足够的压力使材料在模具中形成所需形状。
压制过程中需要根据具体材料的性质和成型要求来选择适当的压力和温度。
非金属材料成形讲解课件
生产工艺的改进与创新
1 2
3D打印技术
利用3D打印技术实现个性化定制和复杂结构的 制造，提高生产效率和降低成本。
连续纤维增强热塑性复合材料
通过将连续纤维与热塑性树脂结合，实现快速固 化、轻量化、可回收等优点。
3
模压成形工艺
利用模具将非金属材料快速、准确地成形，适用 于大批量生产。
市场需求的动态变化
分类
无机非金属材料如陶瓷、玻璃、 水泥等，有机非金属材料如塑料 、橡胶、纤维等。
非金属材料成形的应用领域
航空航天
非金属材料在航空航天领域的 应用，如复合材制造领域的 应用，如塑料、橡胶等。
电子电器
非金属材料在电子电器领域的 应用，如绝缘材料、导热材料 等。
建筑行业
门窗材料
非金属材料如塑钢、铝合金等，用 于建筑门窗的制造和安装，具有隔 热、隔音、美观等优点。
医疗行业中的应用
医疗设备
非金属材料如医用级硅胶、聚乙烯等，用于制造医疗设备如呼吸机、输液器等，具有无毒、无害的优 点。
医疗器械
非金属材料如钛合金、聚醚醚酮等，用于制造医疗器械如手术器械、植入物等，具有优良的生物相容 性和耐腐蚀性。
非金属材料在建筑行业的应用 ，如玻璃、瓷砖、石膏板等。
非金属材料成形的基本原理
成形方法
01
非金属材料的成形方法包括注塑成形、挤出成形、压制成形等
。
材料性质
02
非金属材料的性质如可塑性、流动性、热稳定性等对成形过程
的影响。
成形工艺参数
03
非金属材料的成形工艺参数如温度、压力、时间等对成形质量
的影响。
非金属材料成形讲解课件
目录 Contents
无机非金属材料工艺的工艺
无机非金属材料工艺的工艺无机非金属材料工艺是一种重要的工艺，主要应用于陶瓷、玻璃、水泥等领域。
它是一种将无机非金属材料经过加工、成型、烧结等工艺形成规定形状和性能的过程。
下面将分别从加工、成型和烧结三个方面来介绍无机非金属材料工艺的工艺流程。
一、加工加工是无机非金属材料工艺的第一个步骤，主要是将原材料进行加工处理，得到适合成型的粉体。
加工方式主要有球磨、干燥、喷雾干燥等。
球磨是将原材料放入球磨机中磨碎，在磨碎的过程中，原材料的颗粒尺寸不断变小，从而提高了材料的比表面积。
干燥是将原材料进行干燥处理，通常使用高温烘箱或烘干机。
喷雾干燥是将原材料溶液在喷嘴处进行雾化，形成细小的颗粒，在喷雾室中通过热空气干燥。
加工处理后的粉体，需要进行筛分，筛出粒径合适的原材料，以备制备成型。
二、成型成型是指将加工处理后的粉体按照规定形状进行加工，从而得到所需的材料形状。
成型工艺主要分为压制成型和注塑成型两种。
压制成型通常使用压力机将粉体压成所需形状。
注塑成型通常使用注塑机，将粉体溶液注入模具中，经过高温高压，形成所需的形状。
在成型前，需要将粉体按照规定的比例和配方充分混合，从而得到均匀的粉体混合物。
三、烧结烧结是无机非金属材料工艺的最后一个步骤，主要是将成型后的材料在高温下进行固化和晶化，形成稳定的材料结构。
烧结温度和时间根据材料的种类而不同，通常在1000℃以上。
烧结时需要控制热量和热损失，以确保材料固化和晶化，并防止质量问题。
总之，无机非金属材料工艺的工艺流程主要包含加工、成型和烧结三个步骤。
加工处理主要是对原材料进行粉体加工，得到适合成型的材料；成型工艺主要是将粉体成型为所需形状；烧结是将成型后的材料在高温下进行固化和晶化，形成稳定的材料结构。
这些步骤相互衔接，形成了一个完整的生产流程，为无机非金属材料工艺的制备提供了保障。
无机非金属---第七章 粉体成型技术基础
②流动性 它是指50g粉末在粉末流动仪中自由下 降至流完后所需的时间。 时间愈短，流动性愈好。 流动性好的粉末有利于快速连续装粉 及复杂零件的均匀装粉。
③压制性 包括压缩性与成形性。 压缩性的好坏决定压坯的强度与密度， • 通常用压制前后粉末体的压缩比表示。 • 粉末压缩性主要受粉末硬度、塑性变形 能力与加工硬化性决定。 • 经退火后的粉末压缩性较好。
酸镁、石蜡、树脂等。
用量在粉料重的1%以下
（b）增加粉料颗粒之间的粘结作用，这类添加
物又称粘合剂；
采用有机粘合剂，如聚乙烯醇水溶液(浓度7%，
用量为粉料重的5~15%)、聚苯溶液(聚苯乙烯
30%，甲苯或二甲苯70%，用量为粉料重的
8~15%)、石蜡(用量为粉料重的4~7 %)、淀粉
水溶液等。金属陶瓷生产中常用橡胶的汽油溶
双向加压
单向加压
④加压速度和时间。
加压速度过快会使坯体出现分层，坯 体的表面致密中间松散，坯体中会存在许 多气泡。 因此，加压速度宜缓，而且要有一定 的保持压力的时间。
⑤添加剂的选用 （a）减少粉料颗粒间及粉料与模壁之间的 摩擦，这种添加物又称润滑剂； 压制先进材料时可采用含极性官能团的有
机物作润滑剂，如油酸、硬脂酸锌、硬脂
液(浓度9~11%)、甘油酒精溶液、石蜡汽油溶
液、樟脑酒精溶液等作为粘合剂。
（c）促进粉料颗粒吸附、湿润或变形，通 常采用表面活性物质。
• 干压成型生产效率高、生产周期短、工艺简 单、易于实现机械自动化、成型尺寸精度高、 制品烧成收缩率小、不易变形，适用于圆形、 片状等简单几何形状的坯件成型。 • 干压成型对模具加工质量和精度的要求较高。 • 有些成型的坯件有明显的各向异性等，是干 压成型应注意的问题。 • 需要一定功率的加压设备，不适合于形状复 杂的陶瓷制品的成型。
无机非金属材料成形技术
无机非金属材料成形技术一般意义上的材料可以根据其化学成分的不同分为金属、无机非金属和有机高分子材料。
金属材料主要包括钢铁、有色金属与合金，以及金属问化合物；无机非金属材料主要包括金属(过渡金属或与之相近的金属)与硼、碳、硅、氮、氧等非金属元素组成的化合物，以及非金属元素组成的化合物；有机高分子材料则主要包括各种塑料、合成树脂、合成橡胶和合成纤维。
除此而外，这三类材料的相互复合可以制备得到性能更加优异的各种复合材料。
无机非金属材料常见的种类：二氧化硅气凝胶、水泥、玻璃、陶瓷。
材料具有高熔点、高硬度、耐腐蚀、耐磨损、高强度和良好的抗氧化性等基本属性,以及宽广的导电性、隔热性、透光性及良好的铁电性、铁磁性和压电性。
传统无机非金属材料:1.水泥和其他胶凝材料硅酸盐水泥、铝酸盐水泥、石灰、石膏等;2.陶瓷粘土质、长石质、滑石质和骨灰质陶瓷等;3.耐火材料硅质、硅酸铝质、高铝质、镁质、铬镁质等，玻璃硅酸盐 ;4.搪瓷钢片、铸铁、铝和铜胎等;5.铸石辉绿岩、玄武岩、铸石等;研磨材料:氧化硅、氧化铝、碳化硅等;多孔材料:硅藻土、蛭石、沸石、多孔硅酸盐和硅酸铝等 ;碳素材料:石墨、焦炭和各种碳素制品等;非金属矿:粘土、石棉、石膏、云母、大理石、水晶和金刚石等;新型无机非金属材料保温材料:1.气凝胶毡绝缘材料：1.氧化铝、氧化铍、滑石、镁橄榄石质陶瓷、石英玻璃和微晶玻璃2.铁电和压电材料钛酸钡系、锆钛酸铅系材料等磁性材料: 1.锰-锌、镍-锌、锰-镁、锂-锰等铁氧体、磁记录和磁泡材料等;2.导体陶瓷钠、锂、氧离子的快离子导体和碳化硅等;3.半导体陶瓷钛酸钡、氧化锌、氧化锡、氧化钒、氧化锆等过滤金属元素氧化物系材料等。
光学材料: 钇铝石榴石激光材料，氧化铝、氧化钇透明材料和石英系或多组分玻璃的光导纤维等高温结构陶瓷:1.高温氧化物、碳化物、氮化物及硼化物等难熔化合物超硬材料碳化钛、人造金刚石和立方氮化硼等2.人工晶体铝酸锂、钽酸锂、砷化镓、氟金云母等生物陶瓷:长石质齿材、氧化铝、磷酸盐骨材和酶的载体材料等无机复合材料:陶瓷基、金属基、碳素基的复合材料传统无机非金属材料和新型无机非金属材料的比较:传统无机非金属材料具有性质稳定，抗腐蚀耐高温等优点，但质脆，经不起热冲击。
无机非金属材料工学 成型
六、触变性与反触变性
定义：粘土泥浆或可塑泥团受到振动或搅拌时，粘度会降低 而流动性增加静置后能恢复原来状态。反之，相同泥浆放置一段 时间后，在维持原有水分的情况下会增加粘度，出现变稠和固化 现象，上述现象可重复无数次，统称为触变性。
触变环曲线 a－正触变环；b－负触变环
成型泥料要有一定的触变性，但不要太大。
第三节 浆料的成型
一、成型的工艺原理
多属于粘塑性体，其中液相是连续的（如水泥砂浆、混
凝土浆、陶瓷泥浆、耐火材料浇注料等）。
成型基本过程： 流动→充满模型→具有模型的形状→脱水或水化→坯体 →脱模→干燥或水化→完全的固体（弹性体）。 控制浆体的流动度
触变性是指在剪切应力保持一定时，表观粘度将随着剪切应 力作用时间的持续而减小，剪切应变速率将不断增加的性质。或 者，当剪切应变速率保持不变时，剪切应力将逐渐下降。具有这 种性质的材料称为正触变材料。 反触变性：表观粘度随着应力作用的时间而增加。
触变性的大小可用触变环的大小和方向来表示：逆时针走向 的是正触变，顺时针走向的代表反触变。
Na－粘土＋CaSO4＋Na2SiO4 Ca—粘土＋CaSiO3＋Na2SO4
使得靠近石膏模表面的一层Na-粘土变为Ca-粘土，泥浆由悬 浮状态转为聚沉。石膏起着絮凝剂的作用，促进泥浆絮凝硬化， 颗粒成棚架结构，有利于排水，减少泥坯的阻力，缩短成坯时 间。
3．成型速度 成型速度可由阿德柯克推导出来的吸浆速度公式来计算： 吸浆速率： 将上式移项积分得：
(2)压力注浆可以减少坯体的干燥收缩 常压下注浆时，与坯体表面平行方向上的干燥收缩约 为3％，与坯体表面垂直方向上的干燥收缩为2％。在7MPa 压力注浆时，上述二方向上的收缩分别减小至0.8％及0.3 ％。 (3)压力注浆可降低坯体脱模后留存的水分 常压注浆时，坯体平均留存水分约19.5％，在7MPa压 力下成型的坯体只含17％水分。
无机非金属基复合材料成型工艺及设备
• 1 绪论 • 2 手糊成型工艺及设备 • 3 夹层结构成型工艺及设备 •4 •5 模压成型工艺 模压成型模具与液压机
• 6 层压工艺及设备
目 录
• 7 缠绕成型工艺 • 8 缠绕设备 • 9 无机非金属基成型工艺及 设备
• 9.1 概述 • 9.2 水泥基复合材料 • 9.3 陶瓷基复合材料
无机非金属材料复合材料 特性：
1、能承受高温，强度高 2、具有电学特性 3、具有光学特性 4、具有生物功能
F-117是一种单座战斗轰炸机。设计目的是凭隐身性能，突破敌火力网， 压制敌方防空系统，摧毁严密防守的指挥所、战略要地、重要工业目标， 还可执行侦察任务，具有一定空战能力。
1 陶瓷基复合材料（Ceramic Matrix Composite）发展概况 陶瓷具有高硬度、高强度、耐高温和 耐腐蚀等十分突出的优秀性能，但它 又有脆性的缺点，这限制了它的更广 泛应用。工艺上采取陶瓷纤维加入陶 瓷基质的办法，来增大它的韧性，取 得有效的结果，既达到增韧又不降低 强 度 。 现 在 已 经 可 以 满 足 1200 ～ 1900℃高温范围内使用的要求。
9.3 陶瓷基复合材料
• • • • 陶瓷基复合材料发展现状 陶瓷基复合材料所用原材料 陶瓷基复合材料成型工艺及设备 连续纤维增强陶瓷基复合材料生产工 艺
重点： 陶瓷基复合材料纤维（晶须）与基体 间的相容性；低温制备技术；陶瓷纤 维与陶瓷基体复合过程中的匹配原则； 陶瓷基复合材料成型方法及烧结原理。
成型工艺方法：喷射法、预拌法、 注射法、铺网法、缠绕法、离心法、 抄取法和流浆法。
二、陶瓷基和水泥基复合材料性能及其应用
1.陶瓷基复合材料性能及应用
稀土离子掺杂YAG透明
陶瓷的显微结构
玻璃的成型工艺
玻璃的成型工艺玻璃是一种常见的无机非金属材料，具有透明、坚硬、耐高温等特点，广泛应用于建筑、家居、汽车等领域。
而玻璃制品的成型工艺则是将玻璃原料通过一系列加工工艺加工成所需的形状和尺寸。
一、玻璃的原料玻璃的主要原料是二氧化硅（SiO2），也可以添加其他金属氧化物，如氧化钠（Na2O）、氧化钾（K2O）等。
这些原料经过熔融后形成玻璃液，再经过冷却固化成玻璃。
二、玻璃的成型方法1. 流延成型流延成型是将玻璃熔体通过特殊的装置，如浮法法、拉伸法等，使其在一定的温度和速度下均匀流动，然后在冷却过程中形成平整的玻璃板。
这种方法常用于平板玻璃的制造。
2. 吹制成型吹制成型是将玻璃熔体取出一定量，放在吹制管（吹管）的一端，通过吹气使熔体膨胀，然后用工具塑造成所需的形状，最后冷却固化成玻璃制品。
这种方法常用于制作玻璃容器，如玻璃杯、玻璃瓶等。
3. 模压成型模压成型是将玻璃熔体倒入预先制作好的模具中，然后用压力使熔体填充整个模具，并使其与模具表面接触紧密，冷却后将模具取出，即可得到成型玻璃制品。
这种方法常用于制作复杂形状的玻璃制品，如灯具、玻璃器皿等。
4. 注射成型注射成型是将玻璃熔体注入金属模具中，然后在一定的温度和压力下冷却固化成型。
这种方法常用于制作光学玻璃、光纤等高精度的玻璃制品。
三、玻璃制品的加工工艺1. 切割切割是将玻璃制品按照所需的尺寸和形状进行切割。
常见的切割方法有切割机切割、水射流切割等。
2. 打磨打磨是将切割好的玻璃制品进行表面处理，使其光滑而不伤手。
常见的打磨方法有机械打磨、手工打磨等。
3. 钻孔钻孔是在玻璃制品上钻出所需的孔洞，常见的钻孔方法有机械钻孔、激光钻孔等。
4. 热弯热弯是将玻璃制品加热至一定温度后，通过外力使其弯曲成所需的形状。
常见的热弯方法有火焰热弯、电加热热弯等。
5. 镀膜镀膜是在玻璃制品表面涂覆一层薄膜，以改变其透光性、反射性等特性。
常见的镀膜方法有真空镀膜、溅射镀膜等。
玻璃的成型工艺多种多样，每种方法都有其独特的适用场景和工艺要求。
无机非金属材料资料 (2)
烧成
表面处理
对无机非金属材料的表面进行涂层、 镀膜或涂覆等处理，以提高其耐腐蚀 性、耐磨性和装饰性。
在高温下对坯体或部件进行烧结或熔 融，以实现材料的致密化和稳定性。
性能优化
成分优化
通过调整原料成分和制备工艺参数，优化无机非金属材料的物理、化学和机械性 能。
复合增强
将两种或多种无机非金属材料进行复合，实现优势互补和性能增强，如陶瓷基复 合材料、玻璃纤维增强复合材料等。
废弃物资源化利用
对无机非金属材料的废弃物进行资源化利用，减少对环境的负担，实现可持续发展。
市场与应用领域的拓展
新能源领域
随着新能源产业的快速发展，无机非金属材料在太阳能电池、风力发电机叶片等领域的 应用逐渐增多。
生物医学领域
无机非金属材料在生物医学领域的应用逐渐拓展，如生物陶瓷、生物玻璃等在牙齿种植、 骨修复等领域的应用。
制备方法
固相法
通过高温或化学反应将原料转化为无机非金属材料，如烧结、熔 融、水热合成等。
气相法
利用化学反应或物理过程将气体物质转化为无机非金属材料，如化 学气相沉积、物理气相沉积等。
液相法
利用溶胶-凝胶法、沉淀法等方法将液体物质转化为无机非金属材 料。
加工工艺
成型
将制备好的无机非金属材料加工成所 需形状和尺寸的坯体或部件，如压制 成型、注射成型、挤压成型等。
抗蠕变性
某些无机非金属材料在高温下仍能保持较 好的稳定性，不易变形，这使得它们在高 温环境下具有较好的应用前景。
热学性能
良好的隔热性能 耐高温性能 热膨胀性 抗热震性
无机非金属材料的热导率较低，具有良好的隔热性能，可用于 制作保温材料。
许多无机非金属材料能够承受高温，如耐火材料、陶瓷等，可 以在高温环境下保持其结构和性能的稳定性。
2024-无机非金属材料工学课件之成形
材料中任一点的应力状态和应变状态之间有密切关系, 可以用以下的通式来表示:
f ( , ) 0
这种函数关系当然和材料的性质有关，是由材料 的本质与构造决定的，所以，又称为本构方程。
四、流动曲线、应力曲线和应变曲线
〔一〕、流动曲线
图1-6-4为几种典型体的流动曲线。反映在某应力下某种 材料流动速度的快慢,黏度和表观密度的大小
时浆体在模具中流动、充满模具并具有模具 的形状，然后经脱水〔陶瓷浆〕或水化〔混 凝土〕，成为自重下不变形的坯体，脱模后 继续枯燥或水化变成接近固体。
控制参数：浆体的流动度
成型影响因素：温度、水化时间、外加剂等
二、混凝土浆体的密实成形
1、振动密实成型 3、离心脱水密实成型
2、压制密实成型
三、陶瓷注浆成形
第一步是使可流动变形的物料成为所需要的形状； 主要是研究在外力作用下物料流动与变形的规律， 这也是流变学研究的内容。
第二步是通过不同的机制使其定形(不同材料各不 相同)。
第二节 流变模型与成形
流变学：研究实际材料〔不同于刚体、虎克体、牛顿体等 理想材料〕在外力作用下所发生的应力和变形， 特别是与时间因素有关的流动。
〔二〕应力曲线和应变曲线 ------应力和应变随时间变化的曲线
图1-6-5为麦克斯韦体的应力与应变曲线,成形时可根据这些 曲线得知加多少力后,经多少时间才能到达所要求的变形值.
五、徐变曲线和松弛曲线
〔一〕徐变曲线
它表示在应力不变时应变随时间的变化 曲线。(a)、(c)在一定应力下不断变形， 本质上是液体；(b)的变形缓慢增大并以 弹性变形为极限，本质上是固体。
粘土类矿物是板状颗粒，在板面上带有负电荷，两端面带 有正电荷，端--板面相互吸引，形成棚架结构。
无机非金属材料成型工艺
四、成型速度
提高吸浆速度的方法： （1）减少模型的阻力 模型的阻力主要通过改变模型制造工艺来加以 控制。 一般可以用增加熟石膏与水的比值；适当 延长石膏浆的搅拌时间；真空处理石膏浆等方法。 （2）减少坯料的阻力 坯浆料的阻力取决于其结构，而后者又由泥浆的 组成、浓度及添加物的种类等因素所决定。 适当减少塑性原料，增多瘠性原料；适当增加泥 浆颗粒度；使用稀释剂。
成型：通常有压制法与吹制法两种 。 压制法
吹制法：压-吹法、吹-吹法
三、平板玻璃的成型
平板玻璃的成型方法主要有：浮法、垂直引上法、 平拉法、压延法。
1、浮法 定义：是指熔窑熔融的玻璃液流入锡槽后在熔融 金属锡液的表面上漂浮成型平板玻璃的方法。
成型原理：让处于高温熔融状态的玻璃液浮在 比它重的金属液表面上，受表面张力作用使玻 璃具有光洁平整的表面，并在其后的冷却硬化 过程中加以保持，生产出接近抛光表面的平板 玻璃。
（2）粉料的流动性
当粉料堆积到一定高度后，会向四周流动，始 终保持为圆锥体且自然安息角α保持不变的性质。
（3）粉料的含水率 粉料的含水率可直接影响压制成型时的性能。 适当 均匀 （4）粉料的拱桥效应 粉料自由堆积的孔隙率往往比理论计算值大得 多。这是因为实际粉料不是球形，加上表面粗 糙，结果颗粒相互交错咬合，形成拱桥形空间， 增大孔隙率，这种现象称为拱桥效应。
（2）离心注浆
该方法是在模型旋转运动的情况下，将泥浆 注入模型中。由于离心力的作用，泥浆紧靠模 壁脱水后形成坯体。这种方法得到的坯体厚度 较均匀，变形较少。
（ 3）真空注浆
一种方式是在石膏模外面抽取真空，增大模 型内外压力差；另一种方式是在真空室中全部 处于负压下注浆。真空注浆可加速坯体形成， 提高坯体致密度和强度。
无机非金属材料工艺的工艺
无机非金属材料工艺的工艺介绍无机非金属材料是一类在自然界中普遍存在，并且没有金属元素的材料。
它们广泛应用于建筑、电子、光学、化工等领域。
而无机非金属材料的工艺则是指通过一系列的加工和处理过程将原始材料转化为最终产品的过程。
本文将深入探讨无机非金属材料工艺的各个方面。
无机非金属材料的分类根据其化学成分和性质，无机非金属材料可以分为多种类型，包括陶瓷材料、玻璃材料、水泥及混凝土材料等。
每种材料都有其独特的工艺要求和特点。
陶瓷材料陶瓷材料是由非金属物质经过成型、烧结或结晶等工艺制成的。
根据其成分和结构，陶瓷材料可分为氧化物陶瓷、非氧化物陶瓷和复合陶瓷。
常见的陶瓷材料有瓷器、砖瓦、隔热材料等。
玻璃材料玻璃是一种无机非晶体材料，由碱金属或碱土金属的氧化物与硅酸盐的氧化物经过熔融和快速冷却制得。
玻璃材料可分为硼酸盐玻璃、硅酸盐玻璃、钠钙玻璃等。
玻璃制品广泛应用于建筑、家居、光学等行业。
水泥及混凝土材料水泥及混凝土是常用的建筑材料。
水泥是一种粉状材料，通过加水和混合其他材料后可以形成坚固的结构。
混凝土是由水泥、骨料、砂浆等组成，经过浇注和固化后形成坚实的结构体。
无机非金属材料的加工工艺无机非金属材料的加工工艺包括原料处理、成型、烧结（或固化）和后处理等阶段。
原料处理是制备无机非金属材料的第一步，它包括选材、粉体处理和配料。
在选材过程中，需要根据材料的性质和用途选择适当的原料。
粉体处理是将原料转化为粉体，通常包括干燥、研磨和分级等步骤。
在配料过程中，需要按照一定的比例将不同原料混合。
成型成型是将处理好的原料进行模具成形的过程。
常见的成型方法包括注塑成型、挤压成型、压制成型和注浆成型等。
不同的材料和产品形状要求，需要选择适当的成型方法。
烧结（或固化）烧结是将成型后的材料在一定的温度下进行加热处理，使其颗粒间发生结合，形成致密的材料。
烧结温度和时间的选择需要根据材料的性质和产品要求来确定。
对于玻璃材料，由于其是非晶体材料，不需要烧结，而是需要快速冷却固化。
无机非金属材料工艺学实验
无机非金属材料工艺学实验
无机非金属材料工艺学实验主要是针对无机非金属材料的制备过程进行理论和实验探究，了解无机非金属材料的物性和化学性质，提高学生的实验技能和科学思维能力。
实验一：硅酸盐水泥的制备及性能测试
硅酸盐水泥是一种广泛应用于建筑中的无机胶凝材料，本实验主要是学习硅酸盐水泥的制备过程以及测试其物理力学性能。
实验步骤：
1、将石灰石和粘土研磨成粉末，将其混合均匀，然后加入少量的氧化铁和氧化铝。
2、将混合好的原料和适量的水搅拌均匀，制成均匀的浆料。
3、将浆料倒入模具中，将其放置在室温下静置一段时间。
4、将硅酸盐水泥样品取出，进行干燥和烧结处理。
5、将制成的硅酸盐水泥样品进行物理力学性能测试，如压缩强度、抗拉强度等。
实验二：陶瓷材料的烧结实验
本实验主要是学习陶瓷材料的烧结过程，了解烧结对陶瓷材料物理性质的影响。
1、将陶瓷材料粉末制成颗粒状，然后进行压制成型，制成陶瓷坯体。
2、将陶瓷坯体放入烧结炉中，进行高温烧结处理。
3、进行陶瓷材料物理性能测试，如硬度、抗弯强度等。
实验三：合成氧化锆颗粒实验
氧化锆是一种高温、耐腐蚀的陶瓷材料，本实验主要是学习合成氧化锆颗粒的方法，了解氧化锆材料的化学性质。
1、将氯化锆和水混合，制成氯化锆溶液。
2、将氯化铵分别加入氯化锆溶液中，并进行搅拌均匀，将其转化为氧化锆颗粒。
3、将制得的氧化锆颗粒进行物理化学性质测试，如颗粒大小、比表面积、纯度等。
总结
通过以上实验，我们可以了解无机非金属材料的物理化学性质和制备过程，并且具备一定的实验技能和科学思维能力，可以为今后从事相关领域的工作奠定基础。
无机材料工艺原理05成型PPT课件
第53页/共208页
LPIM制备的微型ZrO2陶瓷喷嘴
LPIM制备的微型ZrO2陶瓷齿轮
第54页/共208页
可塑成型方法——注塑成形
第24页/共208页
滚压成型特点
•
坯体的组织结构均匀：成型时受力变化比较缓和
坯体致密度和强度高：滚头与坯泥的接触面积较大，压力也较大，受压时间较长；
•
成型质量好：靠滚头与坯体相滚动而使坯体表面光滑，坯体强度大，不易变形，表面品质好，规整度一
第28页/共208页
可塑成型方法——挤压成形
挤压成型（extrusion）是采用真空练泥机、螺旋或活塞式挤坯机，将可塑料团挤压向前，经过机嘴定 形，达到制品所要求的形状。
通过更换机嘴，以挤出各种形状的坯体。陶管、劈离砖、辊棒和热电偶套管等管状、棒状、断面和中 孔一致的产品，均可采用挤压成型。
坯体的内、外形由机头及内部形状所决定，坯体的长度根据尺寸要求进行切割。挤压成型便于与前后 工序联动，可实现自动化生产。
低，一模一坯)
高，一模多坯)
多坯)
成型力 机械挤碾力(成型力小)
液压冲击力(成型力 液压冲击力(如何提高
大)
模具的耐压强度)
坯体形状 圆形
广口或扁平状
广口或扁平状
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陶瓷精密注射成型
(Ceramic injection molding)
起源于塑料工业，在20世纪30、40年 代首先在欧美国家应用到陶瓷领域，在60 年代，日本人采用注射成型工艺制备出氧 化锆陶瓷，从此，它成为了一种制备各种 高温工程陶瓷，特别是复杂形状陶瓷材料 的有效方法。
思考：影响可塑性的因素主要有哪些？
无机非金属材料成型工艺
第六章无机非金属材料成型工艺本章内容及要求1.本章共13节，教授课时6学时，通过本章学习，要掌握无机非金属材料主要的成型工艺过程，应用于特点。
6.1 概述6.2 注浆成型6.3 塑性成型6.4 压制成型6.5 喷涂法成型6.6 缠绕法成型6.7 抄取法成型6.8 层压法成型6.9 薄片挤压成型6.10 纺织工艺法成型6.11 造粒成型6.12 玻璃熔体成型6.13 成型模具2.重点：注浆成型、塑性成型、压制成型、玻璃熔体成型的具体工艺过程。
3.要求：①掌握注浆成型的物理化学过程和对泥浆的要求；②掌握注浆成型的方法，以及加速注浆的方法③掌握塑性成型的工艺原理、成型的方法与工艺过程；④了解影响泥料可塑性的因素；⑤掌握压制成型的工艺原理、成型过程坯体的变化以及成型方法；⑥了解造粒成型的方法和作用；⑦了解玻璃熔体的成型方法；⑧掌握浮法生产玻璃的原理、工艺要求和如何拉薄玻璃。
第一节概述一、成型的意义很多无机非金属材料经常需要通过成型的手段，制造出具有特定形状尺寸的个各种功能材料（制品）。
成型，实际上不仅是一个形状尺寸的制造过程，而且包括制品的固化及加工等一系列内容。
从处理工艺来看，它除了包括材料的物理机械作业之外，还涉及广泛的无机、有机、高分子化学、表面化学、热力学材料工艺学等方面的内容，以及配套的经验与制作技巧。
1、成型的概念成型是在规定的模具与/或载体上，通过机械力或其他物理化学力的作用，使原材料的组分均匀地形成规定形状、尺寸及一定强度与密度的加工作业。
2.成型前的作业无论哪一种制品，在成型前必须预先设计好材料的组分配比，制备好成型用的混合料，考虑好成型工艺特点及成型后的初期强度，还要考虑固化方法及固化过程中的化学与物理化学反应，以及由此给最终制品带来的技术物理特性。
因此，成型用混合料的制备有着重要意义。
按不同类型的制品及生产工艺特点，这些混合料的性能及名称各不相同，常见的有泥浆浇注料、糊料、坯料、悬浮分散状料浆、压塑料、料子、干粉预半料等。
第七章 无机非金属制备及加工工艺
陶器 精陶器 细瓷 瓷器 特种陶瓷
陶瓷材料基础
材料
水泥和其他胶 凝材料
陶瓷材料的分类 品种示例
硅酸盐水泥、铝酸盐水泥、石灰、石膏等 黏土质、长石质、滑石质和骨灰质陶瓷等 硅质、硅酸铝质、高铝质、镁质、铬镁质等 硅酸盐、硼酸盐、氧化物、硫化物和卤素化合物玻 璃等
传 统 无 机 非 金 属 材 料
陶瓷材料基础
组成硅酸盐的基本结构是[SiO4]四面体。 在化合物中，SiO4以不同方式共角连接。
陶瓷材料的结构
[SiO4]四面体
粘土矿物的成分:高岭石结构
陶瓷主要原料:粘土
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陶瓷材料基础
陶瓷材料的结构
AO2类型的几种氧化物：如TiO2、UO2、 AO类型的氧化物：如MgO、CaO、BaO、 等。阳离子位于立方面心的结点位置 MnO等。氧离子排列成面心立方堆积， 上，氧离子位于立方体内8个小立方 阳离子则填充在所有的八面体间隙 体的中心。 位置上，形成完整的立方晶格。
陶瓷原料的制备
粉体工程基础
Dm：出现几率最大的粉体尺寸。 D50：该粒径尺寸两侧的粉体的质量（个数）相等。 D平均：所有颗粒尺寸的平均值。
D f di Di
（刀具、轴承、发动机内的元件等）
2）功能陶瓷：具有电、磁、声、光、热、化学及生物特性，且具有相互转
化功能。如：（压电陶瓷、铁氧体、光导纤维、气敏陶瓷、生物陶瓷等）
陶瓷材料基础
2、按使用性能陶瓷可分为：
陶瓷材料的分类
建筑陶瓷、卫生陶瓷、日用陶瓷、艺术陶瓷、实验室用陶瓷和 工业陶瓷。 3、按陶瓷坯体之密度不同，可把陶瓷分为(书161)
粉体工程基础
Dv
3
6V
S
玻璃的成型工艺
玻璃的成型工艺1. 简介玻璃是一种常见的无机非金属材料，具有透明、坚硬、耐高温等特点。
它广泛应用于建筑、家具、电子产品等领域。
玻璃制造过程中的成型工艺对最终产品的质量和外观起着重要作用。
本文将详细介绍玻璃的成型工艺。
2. 玻璃成型工艺分类根据不同的目的和要求，玻璃成型可分为以下几种工艺：2.1 流动成型工艺流动成型是指将玻璃在高温状态下使其流动，并通过重力或气压等力量使其成型。
常见的流动成型工艺包括：•浮法成型：将玻璃原料在高温状态下倾倒在液锡表面，由于密度差异形成平整且均匀厚度的玻璃板。
•模压法：将高温软化的玻璃放置在模具中，通过压力使其充满模具，并冷却固化后取出。
•吹塑法：用吹管将高温软化的玻璃吹气，通过气压使其充满模具并冷却固化后取出。
2.2 热成型工艺热成型是指在高温状态下对玻璃进行加热和变形，常见的热成型工艺包括：•热弯曲：将玻璃片加热至软化点，然后通过外力使其弯曲，并冷却固化后保持所需形状。
•熔融法：将玻璃加热至完全融化状态，然后倾倒或注入到模具中，并冷却固化后取出。
2.3 冷成型工艺冷成型是指在室温或低温状态下对玻璃进行变形，常见的冷成型工艺包括：•剪切法：将玻璃片剪切为所需形状。
•磨削法：利用机械装置对玻璃进行表面修整和雕刻。
•雾化法：在玻璃表面喷涂不同颜色和纹理的雾化剂，使其呈现特殊效果。
3. 流动成型工艺详解3.1 浮法成型浮法成型是目前最常用的玻璃生产工艺之一。
其主要步骤包括：1.准备原料：将石英砂、碱金属、石灰石等原料按一定比例混合，并加热至高温状态，使其成为玻璃熔融物。
2.熔融玻璃：将混合好的原料倾倒入玻璃窑中，通过高温加热使其完全融化。
3.浇注到液锡表面：将融化的玻璃从窑中倾倒到预先准备好的液锡表面上，形成一层均匀厚度的玻璃浮于液锡上。
4.平整和冷却：在液锡上，由于密度差异，玻璃会自动形成平整且均匀厚度的板材。
然后通过冷却使其逐渐固化。
5.切割和加工：将固化后的玻璃板切割成所需尺寸，并进行边角修整等加工处理。
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➢ 空心注浆（单面注浆） ✓壁厚相同的薄胎制品 ✓吃浆缓慢，不能保持制品绝对均一壁厚。 增加制品壁厚需要时间长
空心浇注花瓶操作示意图
➢ 实心注浆（双面注浆） ✓尺寸大而形状复杂制品 ✓没有多余泥浆排出。 ✓水分同时被模型的两个工作面吸收。
实心浇注鱼盘操作示意图
➢ 提高吸浆速度的方法： （1）减少模型的阻力 （2）减少坯料的阻力 （3）提高泥浆和模型的温度 （4）提高吸浆过程的推动力
6.2 注浆成型
一、注浆成型概念
坯料吃浆
流动性 石膏模 泥浆粘附 的泥浆 吸水性 在模壁上
泥层增厚
坯体
干燥收缩
与模型相 同形状的
泥层
二、注浆成型对泥浆的要求 首要条件
1、流动性好
流动性好，浆料才能在管道中流动并能 充满模型的各个部位。
影响泥浆的流变性质的因素有：
（1）固相含量、颗粒尺寸和形状 （2）温度 （3）粘土及泥浆的处理方法 （4）稀释剂（电解质）
1）泥浆 水分，陈腐时间，电解质种类及用量 2）操作 夹有气泡
3）石膏模 混有杂质或颗粒太粗, 过湿、过干、过旧， 表面沾有灰尘。
2、开裂 1）泥浆配方不当； 2）电解质用量不当,或陈腐不足、不均； 3）接坯的双部分干湿不一致； 4）操作不当、厚薄坯； 5）脱模太早或太迟,干燥温度过高。
3、变形 1）泥浆混合不匀，干燥收缩不一。 2）泥浆水分太高，干燥收缩过大。 3）倾浆操作不当，坯体厚薄不匀。 4）模型过湿，或脱模过早，出模操 作不当，湿坯没有放平、放正。
第六章 无机非金属材料成型工艺
本章主要内容 6.1 概述 6.2 - 6.12 成型工艺 6.13 成型模具 重点：注浆成型、塑性成型、
压制成型
6.1 概述
一、成型的概念
外力或模型 组分均匀
形状、尺寸 强度和密度
加工 作业
二、成型步骤 1、物料在外力作用下流动及变形 2、通过不同机制而定形
三、成型辅助剂
五、注浆操作注意事项
注浆前
孔隙率和吸水率适度，均匀
石膏模型 模型湿度、表面
石膏模应按顺序轮换使用
泥浆 泥浆陈腐，用前搅拌5~10min。
泥浆温度不低于10～12度。
注浆时 泥料注入模型时——模内空气。
石膏模内壁——粘模。
注浆后
倒出的余浆和修整而得的废浆。 注浆坯体脱模。
六、注浆成型缺陷分析
1、气孔与针眼
三、注浆成型的物理化学变化 刷浆—刷水
1、物理脱水：毛细管力 首要 2、化学凝聚
Na-粘土+CaSO4+Na2SiO3 Ca-粘土+CaSiO3 +Na2SO4
白色丛毛状 晶体
四、成型方法 ➢空心注浆（单面注浆）
1、基本注浆方法 ➢实心注浆（双面注浆）
➢压力注浆
2、加速注浆的方法 ➢离心注浆
➢真空注浆
2、稳定性好：久置各组分颗粒不会沉淀。 3、适当的触变性：便于泥浆的输送，又要
求脱模后的坯体不致受轻微振动就软塌。 4、含水量少：保证流动性的前提下尽量减
少含水量。 5、滤过性好：使泥浆中的水分能顺利通过
模型壁上的泥层被模型吸收。 6、形成的坯体要有足够的强度
三、注浆成型的物理化学变化 1、物理脱水：毛细管力 2、化学凝聚
压力注浆、离心注浆
四、成型方法 ➢空心注浆（单面注浆）
1、基本注浆方法 ➢实心注浆（双面注浆）
➢压力注浆
2、加速注浆的方法 ➢离心注浆
➢真空注浆
2、加速注浆的方法 （1）压力注浆：将施有一定压力的泥浆通
过管道压入模型内，待坯体成型后再取 消压力。 ➢ 微压注浆：通过提高泥槽高度，利用泥浆自
身的位能提供，对石膏模无特殊要求。
6.3 塑性成型
塑性成型：
利用模具或刀具等运动所造成的压力、 剪力等外力对具有可塑性的坯料进行加 工，迫使坯料在外力作用下发生可塑变 形而制成一定规格坯体的方法。
6.3 塑性成型
✓成型工艺原理 ✓影响可塑性的因素 ✓成型方法
✓成型工艺原理 可塑性 •当可塑坯料泥团受到高于某一数值剪切 应力的作用后，泥团就会产生延伸变形， 即塑性变形
中由于收缩而造成的裂缝或剥落。
8、分散剂：促使固体粒子的絮凝团或液滴分散
为单体微粒子，并悬浮于液体之中。
9、消泡剂：排除各种混合料中的气泡。
10、脱模剂
6.2 注浆成型 6.3 塑性成型 6.4 压制成型 6.5 喷涂法成型 6.6 缠绕法成型 6.7 抄取法成型
成型工艺
6.8 层压法成型 6.9 薄片挤压成型 6.10 纺织工艺法成型 6.11 造粒成型 6.12 玻璃熔体成型
4、泥缕：制品坯体、釉面的口沿或腹下部 呈现鼓起的或不规则的一缕缕泥浆和积釉 现象
原因 ✓ 泥浆粘度大，流动性差， ✓ 倾浆操作不当， ✓ 模型工作面沾有浆滴。 ✓ 进浆时由于泥浆的冲击形成局部颗粒取向
排列不同
七、注浆成型的特点 ❖ 适用性强，生产成本低，不需复杂的机械
设备，只要简单的石膏模就可成型； ❖ 能制出任意复杂外形和大型薄壁注件； ❖ 坯体结构均匀。 ❖ 劳动强度大，操作工序多，生产效率低； ❖ 生产周期长，石膏模占用场地面积大； ❖ 注件含水量高，烧成时容易变形； ❖ 模具损耗大。
形成坯体
三、注浆成型的物理化学变化
1、物理脱水：毛细管力
把直径很小的管 子插入液体中液体 会自动沿着管子上 升或下降得比原液 而低这种现象称为 毛细管作用。
毛细管越细， 水表面张力越大
三、注浆成型的物理化学变化
1、物理脱水：毛细管力
滤过性不好
吸浆速度： 注浆时泥浆 中水分受到 模型毛细管 力的作用向 模型渗入的 速度。
➢ 中、高压注浆 ：通过压缩空气引入，需考虑
模型的承受能力。
（2）离心注浆 在模型旋转运动的情况下，将泥浆注入模
型中。由于离心力的作用，泥浆紧靠模壁脱 水后形成坯体。
坯体厚度较均匀，变形较少
（3）真空注浆
在石膏模外面抽取真空，增大模型内外压 力差；在真空室中全部处于负压下注浆。真 空注浆可加速坯体形成，提高坯体致密度和 强度。
1、稳定剂
2、促凝剂：使粘结剂凝结硬化的外加物。 3、抑制剂：为抑制某些物理化学反应而加 入的少量物质。 4、增塑剂：能提高泥料可塑性的物质。
5、减水剂：降低拌合料用水量的作用，或用水
量不变的情况下，起到增大流动性或可塑性的作 用
6、发泡剂：形成微小泡沫，使材料具有闭口
（或连通）气孔结构。
7、膨胀剂：能部分消除制品在高温和冷却过程