陶瓷材料的制备

气体中蒸发法
化学气相反应法
化学气象凝聚法
溅射法
3、固相法 • 通过从固相到固相的变化，来制造粉体
热分解法 固相反应法
火花放电法 溶出法
（二）成型
成型 干法成型
干压成型 等静压成型 湿法成型
注浆成型 热铸压成型 挤压成型 轧膜成型 注射成型 原位凝固成型 快速无模成型
1、等静压成型 • 利用液体或气体能够均匀的向各个方向传递压力的特性来
强度
1、烧成步骤
保温阶段
升温阶段
冷却阶段
2、烧成过程影响因素
3、烧成方法
烧
成
方
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法
常 压 烧 成
热 压 烧 结
热 等 静 压 烧 结
反 应 热 压 烧 结
反 应 烧 结
气 氛 烧 结
电 火 花 烧 结
放 电 等 离 子 烧 结
（五）陶瓷材料的加工
急冷 保留高温组成，
1、热加工
避免缓冷过程中的分凝、
传统（普通）陶瓷
现代（先进）陶瓷
建筑砖瓦、日 用器皿、卫生 用具、美术装
饰制品等
结构陶瓷
高强度、硬度、弹性模量 耐高温、磨损 抗氧化、腐蚀
功能陶瓷
具有电磁、 光、声、超 导、化学、 生物学特性
传统陶瓷与现代陶瓷的主要区别
区别点 原料
传统陶瓷
天然矿物原料
现代陶瓷
人工精制化工原料和合成原料
成分 成型 烧成
析晶和相变，产生表面
坯体加热到熔点附近时具有相当好的塑性 压应力，提高陶瓷的抗
经热加工的陶瓷不仅密度高，机械强度高，张晶缓强冷度粒冷择却优过排程中列晶/
定性再结晶 坯体良好高温可塑性，拉
体长大、分凝、析晶和
模、轧辊具良好耐热、表
相变，提高某些性能，
无侧向压 力，轴向
面光滑性和机械强度，添 加增塑剂
消除表面内部应力，是 平衡过程充分进行
以外观效果为主，较低力学性能和 以内在质量为主，常呈现耐温、耐腐蚀、各
热性能
种光、电、热、磁以及生物学性能
用途
炊、餐具、陈设品、建筑砖瓦、卫 主要用于宇航、能源、冶金、机械、交通、
生洁具
家电等行业
二、陶瓷材料制备工艺
原料预处理/粉料制备 成型
干燥与排塑 烧成 加工
（一）粉体的制备
机械法
滚筒式球磨 振动磨 行星磨 搅拌球磨 气流粉碎 高能球磨
主要有粘土、长石、石英的产地决 定
原料是纯化合物，由人工配比决定
注浆、可塑成型为主
模压、热压铸、轧膜、流延、等静压、注射 成型为主
温度一般1350以下，燃料以煤、油、 结构陶瓷常需1600左右的高温，功能陶瓷需
气为主
精确控制烧成温度，燃料以电、气、油为主
加工 性能
一般不需加工
常需切割、打孔、磨削、研磨和抛光
实现均匀受压成型
粉料装入弹性模具 放入具有液体或气体的高压容器中
用泵加压 压制成与模具相像的坯体
2、流延成型
• 又称带式浇注法、刮刀法，是薄片陶瓷材料的一种重要成 型工艺
• 陶瓷粉料、溶剂、分散剂、粘结剂以及增塑剂的选择非常 重要
流延成型流程图 流延成型示意图
3、注射成型
• 通过在陶瓷粉料中加入一定的聚合物以及其他添加剂组元， 赋予陶瓷材料与聚合物相似的流动性，采用压力注射的方 法制成各种形状的制品
尺寸以某
速率减小
热煅
热拉和热轧
急冷和缓冷
2、冷加工
获得需要外形和几何尺寸精度的陶瓷零部件
（1）超声波加工
利用工具断面作超声频振动，通过磨料悬浮液加工硬脆材 料 空化作用
（2）化学抛光
• 水面滑行抛光
• 借助流体压力使工件基片从抛光盘面浮起，利用具有侵蚀 作用的液体作加工液
（3）电子束加工
• 在真空条件下，利用聚焦后密度极高的电子束以极高的速 度冲击到工件表面极小的面积上，在极端的时间内，能量 大部分转变成热能，是被冲击的部分的材料达数千度以上， 引起局部熔化或气化
4、凝胶注模成型
原位凝固成型 坯体固化过程中没有收缩且原位固化保证陶瓷坯体的均匀 性
（三）干燥与排塑
干燥
热空气干燥 电热干燥 辐射干燥 （高频、微波、红外）
排塑
排除粘合剂，为烧成创造条件 是坯体获得一定的机械强度 避免粘合剂在烧成时的还原作用
（四）烧成
• 陶瓷生坯在高温下的致密化过程和现象的总和 • 减少成型体中气孔，增强颗粒间结合，提高机械
械工业出版社
（4）激光加工
• 通过专属设备把光集束于制品表面，在制品的局部范围内 加热，使之蒸发或熔融，从而进行打孔、划线、切割等加 工
三、总结
粉体制备（机械粉碎、化学合成） 成型（干法、湿法） 干燥排塑 烧成（热压、反应、气氛烧成等） 加工（力学、化学、电学法等）
参考书
• 《先进陶瓷工艺学》刘维良等 武汉理工大学出版社 • 《先进陶瓷制备工艺》王昕等 化学工业出版社 • 《现代陶瓷材料及技术》曲远方 华东理工大学出版社 • 《陶瓷材料导论》曹茂盛等 哈尔滨工程大学出版社 • 《工程陶瓷材料的加工技术及应用》于思远等 机
化学法
液相法 气相法 固相法
1、液相法
• 共同点是以均相溶液为出发点，通过各种方法使溶质与溶 剂分离，溶质形成一定大小和形状的颗粒，得到所需粉末 的前躯体，热解后得到粉体
沉淀法
水解法
乳液法
蒸发溶剂热解法
喷雾法 水热法
2、气相法
• 直接利用气体或通过各种手段将物质变成气体，使之在气 体状态下发生物理化学反应，最后在冷却过程中凝聚长大 形成纳米颗粒
陶瓷材料的制备
内容概要
一、陶瓷材料基本概念 二、陶瓷材料的制备工艺
（一）粉体制备 （二）成型 （三）干燥与排塑 （四）烧成 （五）加工
三、总结
一、陶瓷材料基本概念
广义 除有机和金属材料外的所有其他材料，即无机非 金属材料
狭义 主要指多晶的无机非金属材料，即经高温处理所 合成的无机非金属材料
分类 陶瓷