现代材料制备技术-考试复习资料

注浆成形：将陶瓷原料制备出具有一定流动性的称之为泥浆的浆料。

经陈腐、调节添加剂等方法使浆料性能稳定在利于注浆成型的范围。

将泥浆注人石膏质多孔模型中，由于石膏的毛细孔吸水作用，将泥浆中部分水分吸人模型壁中，致使泥浆从靠近石膏模型面的部分开始逐渐固化而形成具有一定保型性能的陶瓷坯层。

最后将余浆排出，经离型脱模后干燥便得到陶瓷坯体。

作为一种主要的成型方法，传统的注浆成型仍在日用瓷和卫生瓷等生产中发挥着重要作用。

反应烧结：反应烧结法是通过多孔坯件同气相或液相发生化学反应，使坯件质量增加、孔隙减小，并烧结成具有一定强度和尺寸精度的成品的一种烧结工艺。

溶胶一凝胶法：溶胶一凝胶法是指将一种或多种固相以微小的胶体颗粒形式均匀地分散在液相介质中，形成稳定的胶体溶液，使不同的颗粒在溶胶中达到分子水平的混合，然后通过适当的加热或调整PH等方法改变胶体溶液的稳定性，使之发生胶凝作用转变成凝胶，凝胶经适当的温度煅烧，在煅烧过程中各物相相互反应生成所需制备的粉体。

反应烧结：反应烧结法是通过多孔坯件同气相或液相发生化学反应，使坯件质量增加、孔隙减小，并烧结成具有一定强度和尺寸精度的成品的一种烧结工艺。

凝胶注浆：陶瓷浆料原位凝固成型是20世纪90年代迅速发展起来的新的胶态成型技术。

其成型原理不同于依赖多孔模吸浆的传统注浆成型，而是通过浆料内部的化学反应形成大分子网络结构或陶瓷颗粒网络结构，从而使注模后的陶瓷浆料快速凝固为陶瓷坯体。

简述粉体液相合成过程中防止团聚的办法。

一是在体系中加人有机大分子，使其吸附在颗粒表面，形成空间阻挡层，阻止颗粒之间互相碰撞团聚。

常用的有机大分子是聚丙烯酰胺、聚乙二醇等。

二是用表面张力小的液体如乙醇、丙酮等有机液体做溶剂，可减轻团聚。

另外，可采用冷冻干燥办法，使液相凝固成固体，通过减压，使溶剂升华排除，也可防止团聚。

机械化学法的基本原理及其特点。

机械化学法的基本原理是通过对反应体系施加机械能诱导其发生扩散及化学反应等一系列化学和物理化学过程，从而达到合成新品种粉体的目的。

一般的机械粉碎中物料并不发生化学反应，只是物料的几何形态、粒度、比表面积发生变化，物质本身性质并不变化。

机械化学与常规化学比较，具有以下基本特征：机械力作用可以产生一些热能难于或无法进行的化学反应；有些物质的机械化学反应与热化学反应有不同的反应机理；与热化学相比机械化学受周围环境的影响要小得多；机械化学反应可沿常规条件下热力学不可能发生的方向进行。

陶瓷制备工艺中，部分陶瓷原料预先煅烧的主要目的是什么？a）去除原料中易挥发的杂质、化学结合和物理吸附的水分。

气体、有机物等，从而提高原料的纯度；b）使原料颗粒致密化及结晶长大，这样可以减小在以后烧结中的收缩，提高产品的合格率：C）完成同质异晶的晶型转变，形成稳定的结晶相，如γAl2O3锻烧成a－AI2O3。

预烧工艺的关键是预烧温度、预烧气氛及外加剂的选择。

常用原料的预烧目的与预烧条件列于表45。

简述湿法等静压与干法等静压成型方法及其区别。

湿式等静压成型是先将配好的坯料装人塑料或橡胶做成的弹性模具内，置于高压容器内，密封后，注人高压液体介质，压力传递至弹性模具对坯料加压。

然后释放压力取出模具，并从模具取出成型好的坯件。

传压液体可用水、甘油或重油等，但应选用可压缩性小的介质，如刹车油或无水甘油。

弹性模具材料应选用弹性好，抗油性好的橡胶或类似的塑料。

干式等静压成型的模具并不都是处于液体之中，是半固定式的，坯料的添加与坯件的取出都是在干燥状态下操作，因此称为干式等静压成型。

干式等静压成型模具，两头（垂直方向）并不加压，适于压制长型、薄壁、管状产品。

为了提高坯体精度和制坯料的均匀性，宜采用振动法加料。

湿法等静压成型与干法等静压的差别仅为模具的结构，所用的主要部件（如容器，泵，管道和阀门）都要求能承受高压（一般100MPa以上）。

简述流延成形方法、特点及其应用流延成型法主要用以制取超薄型陶瓷独石电容器、氧化铝陶瓷基片等新型陶瓷制品。

它为电子元件的微型化，超大规模集成电路的应用，提供了广阔的前景。

流延过程是将粘度合适．配制好的浆料倒入加料斗中，浆料从流延嘴流出，依靠自重流在一条平稳转动的环形钢带上，（或聚酯薄膜载体上）并随钢带问前运动。

浆料被刮刀刮成—层连续．表面平整．厚厦均匀的薄膜，并进入干燥区，成为固态薄膜，待转了预定圈数，达到要求厚度时，在前转豉下方将坯料带从钢带上剥离下来备用。

每圈的流延厚度为8～10μm，干燥区温度约80℃；坯料带适当储藏一段时间，有利于坯轧带中溶剂和湿度等均匀分布．然后再将坯科带切割成需要的形状；流延成型的设备比较简单，工艺稳定性好，自动化程度高．连续生产的效率高于轧膜法、成本低、致密均匀．质量优于轧膜法．生产的膜片由10μm左右至2～3mm，膜片弹性好，致密度大。

流延成形适于制造厚度0．05 mm以下的薄膜。

这种薄膜常用于小体积、大容量的电子器件。

基本过程是：先制成料浆，将料浆置于料斗中，从料斗下部流至传送带上，用刮刀控制膜的厚度，料浆带在传送带上经红外线加热等方法烘于，得到膜坯，之后卷膜、烧成。

论述题1、请给出薄壁陶瓷管的制备技术陶瓷材料介电常数大，抗击穿电压高，可以长期在高频状况下稳定使用的特点，使其在电子、电气等行业被广泛应用。

经常一些特殊零部件需要制成薄壁管状，如臭氧发生器的臭氧浓度与其放电室电介质的抗击穿电压、介电常数成正比，与介质的壁厚成反比。

为获得较大的臭氧浓度，故需其管状放电室的壁厚要尽量小。

对于壁厚较大（壁厚＞5mm）的陶瓷管，制备方法较多，如挤出成型、热压铸、等静压等都可实现；但对于壁厚小于2mm的陶瓷管，成型难度较大，这些工艺实现起来有较大困难。

早期对于薄壁陶瓷管的成型方法，采用的是注浆法。

首先注浆成型管壁较厚的陶瓷管，然后再经过生坯车削、烧成后抛光制作成要求壁厚的陶瓷管。

该方法操作不便，成型时间长，生产周期长，劳动工作量大，生产效率低，生产成品率低，尤其是产品质量差。

后来随着注凝成型、注射成型等技术的发展，在这些技术的基础上又发展出了适合成型的薄壁陶瓷管的制备方法。

离心注凝成型法：离心成型在薄壁水泥管的制备中应用比较广发。

注凝成型技术是近来推出的一种新的成型工艺，起源于美国的陶瓷精密成型技术。

该工艺利用有机单体聚合反应形成的三维网络注凝特性，使陶瓷悬浮体注人模具后原位固化成陶瓷坯体。

将注凝成型技术与离心成型技术结合在一起，即为离心注凝成型技术。

用该方法制备薄壁陶瓷管包括配料、成型和烧成。

其成型是将配料细粉投人注凝成型液中制成悬浮浆料，把悬浮浆料注人离心成型机的料筒中，进行注凝离心成型。

这种工艺结合了注凝成型与离心成型的技术特点，简化、方便了薄壁陶瓷管的制备，操作方便；生产周期短，劳动工作量小，生产效率高，生产成品率高，且产品质量好，特别适宜工业化规模生产。

可广泛使用于氧化物、非氧化物陶瓷的管状制品的生产。

离心注凝成型所用离心成型机，是将成型料筒固定于横向转轴上，置于真空加热室中，注凝成型悬浮浆料注料筒与成型料筒连通。

从注料筒向成型料筒中注人注凝成型悬浮浆料，成型料筒随转轴旋转，在一定的转速、温度和真空度下，经过一段时间，浆料胶凝固化成型。

成型料筒横向设置，避免颗粒下沉导致的管壁不均匀现象。

如图＊－10。

实际成型中，料筒的转速控制为10～10000r／min，温度控制为10～80oC，时间控制为1～200min。

离心注凝成型薄壁陶瓷管关键技术之一就是，高性能陶瓷料浆的制备。

一般要求陶瓷料浆固相含量尽可能高，稳定性和流动性尽可能好。

一般先用有机单体丙烯酰胺和N，N一亚甲基双丙烯酰胺按一定比例溶于水，制成预混液，然后加人陶瓷粉体颗粒、分散剂，调节好合适的pH值，球磨。

球磨后再加人引发剂、催化剂；边加边搅拌，真空除泡后，即制得所需料浆。

然后将料浆倒人注料筒（图11－1中5），启动离心成型机，成型后将成型料筒（图11。

10中7）取下，脱模，制得成坯体。

将坯体干燥后烧成，即可制得所需的薄壁陶瓷管。

透明氧化铝陶瓷的制造工艺。

工艺控制：在透明氧化铝陶瓷的制造过程中，其关键是氧化铝的体积扩散为烧结机制的晶粒长大过程。

在原料中加入适当的添加剂如Mgo，可抑制晶粒的长大。

在透明氧化铝陶瓷中，当气孔大小与波长相等时，光透射率最小，因此，控制制品中气孔平均尺寸的大小是制造透明氧化铝陶瓷值得注意的另一个重要因素。

在工艺上，Al2O3的纯度、细度、成型方法、烧结方法等，对其透光率也有很大的影响，归纳起来有以下三个方面：a．采用高纯Al2O3原料Al2O3原料的纯度应在99．9％以上，而且还必须选择在烧结中容易排除气体的Al2O3粉末。

通常，由铵明矾所制得的Al2O3粉末为好。

b．在真空中或氢气氛中烧结如果在大气中烧结，在终期阶段气孔全部变为独立气孔测排气困难，最终会残留1％～2％的气孔率，不利于获得透明氧化铝陶瓷。

在真空或氢气氛中烧结，则气孔中的排气较为容易，从而获得透光性良好的氧化铝制品。

c．添加异常粒子成长控制剂如果单纯将Al03烧结，则会产生异常粒子成长。

这种异常粒子成长在烧结进行到一定阶段时突然发生，粒子成长很快，使晶粒生长较大。

而且，晶粒间存在的气孔进入晶粒内，使排气较困难，不能形成透光性能良好的制品。

异常粒子成长控制有MgO等，添加量为0．1％左右。

添加过量，会使异相（尖晶石）增加，反而会降低制品的透光率。

工艺方法：c．Al2O3原料的制备制备高纯Al2O3的方法有很多种，如铵明矾热分解法、有机铝盐加水分解法，铝的水中放电氧化法及铝的硫酸盐或铵碳酸盐热分解法等。

通常采用硫酸铝铵热分解法来制备，分解反应过程如下：这种方法制备的Al2O3纯度高、细度约lμ以下，颗粒分布窄，成形后素坯密度高，烧结过程中气孔易于排除。

为了促进致密化，可以加入适量的添加剂，如MgO或微量La2O3，配方中的MgO 是以Mg（NO3）2的形式加入硫酸铝铵中共同加热分解，这样可以获得均匀分布、活性较大的MgO。

但加入量要适量，否则形成镁铝尖晶石，不利于制得透明陶瓷。

分解制备的用Al2O3为γAl2O3，因此，必须将γAl2O3进行预烧，使之转化为a－Al2O3，提高稳定性，减少收缩，预烧温度为1300C。

但需注意不能完全转化为a－Al2O3，还要保留一部分γAl2O3，目的是提高活性，促进烧结。

B．成型透明氧化铝陶瓷的成型，可采用注浆法和等静压法。

注浆成型用料浆的PH值应保持在3.5左右，这样流动性较好。

但用注浆法制备的坯体的密度如低于理论密度的85％则难以获得较好的透明陶瓷。

故用等静压法为佳。

C．烧结透明氧化铝陶瓷的烧结应在氢气或真空条件下，于1700～1900℃温度下烧结。

一般是在氢气氛中烧结，因为氢的原子半径小，扩散速率大，气孔容易从坯体中排除而生成透明陶瓷。