凝胶注膜成型PPT

溶剂
+ 有机 单体
+ 交联
剂
无机粉体+分散剂 预混液
研磨 混合
脱气
脱模
固化
机加工
干燥
排胶
注膜 烧结
料浆 催化剂+引发剂
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★ 凝胶注膜成型工艺的基本原理
Gelcasting工艺的基本原理是在低粘度高 固相含量的料浆中加入有机单体，在催化剂和 引发剂的作用下，使料浆中的有机单体交联聚 合成三维网状结构，从而使料浆原位固化成型。 然后再进行脱模、干燥、去除有机物、烧结， 即可得到所需的陶瓷零件。
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★ 参考文献
[1] 杜蛟 . 超细二氧化锆凝胶注模成型研究[D].河北 理工大学，2008
[2] 杜景红,史庆南 ,严继康等.凝胶注模在PMN-PZT压电 陶瓷中的应用[J].昆明理工大学材料与冶金工程学院, 2005 (8):1229-03 [3] 彭珍珍，蔡舒，吴厚政.陶瓷的凝胶注模成型及其
胺、无毒的藻酸盐、天然凝胶大分子等都得到了较好
的应用。但研究者的目标并未到此结束，寻找一种高
效无毒的凝胶体系一直是他们孜孜以求的目标。随着
全球环保和人类健康意识的日益增强，天然无毒的生
物材料（如明胶、琼脂、壳聚糖等单体）成为研究者
的首选材料。
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③ 合理的凝胶固化方法的研究
当前的固化方法基本上沿用了高聚物合成中的升温 法，即将浓悬浮体浆料注模后，通过对模具加热，使体 系温度升高至40～80℃，然后在此温度下保温一定时 间，凝胶前驱体在引发剂作用下发生凝胶化反应，形成 三维网络结构，从而实现原位固化成型。
形状，直至烧结完成，得到形状及尺寸精度都很高的
PZT制件。
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⑤ 热可逆凝胶注模成型的发展
普通gelcasting工艺中的凝胶过程是化学过程，凝 胶结构为不熔融的大分子网状结构，因此带来一些问
题：①浆液必须现用现配；②注浆后残留于流道和模
腔中的浆料由于形成网状结构而难以清除，影响下次 使用。新型的热可逆gelcasting工艺可以解决以上问 题。
研究现状[J].天津大学教育部高温结构陶瓷及工程加工 技术重点实验室,2004 [4]余琴仙,包镇红,苗立峰.氧化铝凝胶注模成型的工艺 研究[J].江西省陶瓷工艺美术职业技术学院,2009(8): 0027-03
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请提出宝贵意见
谢谢
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① 应用领域的拓展
Gelcasting 工艺首先是针对氧化铝陶瓷研制开 发的,后来美国橡树岭国家实验室又成功地将其应用于 氮化硅陶瓷部件的工业化生产。
凝有助于高、精、尖材料的发展。 11
② 环境友好型凝胶体系的开发
最初的Gelcasting 工艺采用非水溶性丙烯酸
凝胶体系,具有一定的毒性，既不利于操作人员的身体
健康，又会给环境带来一定的危害，因此积极寻求健
康无毒的凝胶体系势在必行。国内外的研究者已经在
这方面做了很多有益的探索，如低毒性的甲基丙烯酰
热可逆gelcasting（TRG）是一种新型凝胶注模成 型工艺，它包含一个快速可逆的交联过程以形成聚合 物网络。与普gelcasting工艺的不同之处在于该交联 过程是物理过程，而非化学过程。
近年Gelcasting已经用生产各种陶瓷制品，从单 一组分到复合组分，从简单的片状、管状、到复杂的 叶片、齿轮、涡轮转子，从结构陶瓷到功能陶瓷。
今后，该工艺的应用还应进一步拓展，从非金属 粉末要逐步推广到金属领域，其尺寸范围要进一步扩 大，目前主要应用于微米级颗粒成型和较粗的耐火材 料成型，纳米颗粒的应用相对较少，细、密、匀、纯 是性能优良材料的必要条件，因此研究纳米级颗粒注
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★ 凝胶注膜成型工艺特点
Gelcasting基于传统的陶瓷制作工艺和有机化学 知识的结合，将陶瓷粉末分散在有机单体溶液中，有机 单体在催化剂/ 引发剂或热作用下，发生原位聚合反应 形成网状结构将陶瓷粉末包裹其中，成为硬实的坏体。
相对注浆成型来说，Gelcasting 成型周期短，制 品的结构与密度均匀，性能稳定可靠；与注射成型相 比，凝胶注模成型不需要昂贵的成型模具，一般以水作 分散介质，只需少量的粘合剂，因此不需要严格的排胶 工序，适合批量生产及特殊制件的一次成型。
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综上所述， Gelcasting 工艺特点为：
(1)工艺过程时间短、所用设备价廉，制作成本低； (2)制品的结构和密度均匀，对制品的形状与尺寸受 限制小； (3)有机单体含量低，产品尺寸精度高，坯体强度高 （可达30MPa），可进行机械加工，适宜进行较复 杂的成型加工。
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★ 凝胶注膜成型工艺流程图
参考高分子凝胶化学理论并经过试验研究，发明了 一种氧化还原法引发陶瓷料浆凝胶化新技术。该技术以 过硫酸铵-亚硫酸铵水溶液作为氧化还原剂，混合后一 次性加入（也允许分别加入）料浆中，搅拌均匀后注 模，在室温下静置即可使料浆快速均匀凝胶化。
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④ 与激光选区烧结成型技术联用
与激光选区烧结成型技术（SLS）联用，可以成型
复杂形状的陶瓷制件。首先用一种聚合物通过SLS成型
出所需的自毁性模具框架(该框架结构正好与所需的陶
瓷制件的理想形状相反，称为聚合物反型)，然后将配
制好的用于成型PZT的gelcasting陶瓷浆料注入该反 型
模具中。
在后续的烧结过程中，聚合物反型被整体烧掉,凝
胶化的PZT坯体由于具有很高的强度而成功地保持了 其
凝胶注膜成型工艺
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主要内容
★ 凝胶注膜成型工艺简介 ★ 凝胶注膜成型工艺特点 ★ 凝胶注膜成型工艺流程图 ★ 凝胶注膜成型工艺的基本原理 ★ 凝胶注膜成型工艺的发展趋势 ★ 参考文献
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★ 凝胶注膜成型工艺简介
凝胶注膜成型(gelcasting) 是继注浆成型、 注射成型之后发展起来的又一种近净尺寸成型工 艺，由美国橡树岭国家实验室研制开发成功，现 已实现Al2O3 和Si3N4 的工业化生产。它克服注 浆及注射成型的缺点,继承它们的优点,成为一种 独具特色又极具前景的新型陶瓷成型工艺。
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★来自百度文库凝胶注膜成型工艺的发展趋势
凝胶注模成型工艺自问世以来，得到了迅猛发 展，其应用前景极为广阔，值得进一步研究开发，其 今后的发展方向主要有以下几个方面。 ① 应用领域的拓展 ② 环境友好型凝胶体系的开发 ③ 合理的凝胶固化方法的研究 ④ 与激光选区烧结成型技术联用 ⑤ 热可逆凝胶注模成型的发展