6.1陶瓷材料的成形工艺解析

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续表
种类
特
性
用
途
工 程
氮化硅 陶瓷
硬度高、摩擦因数wenku.baidu.com，耐磨性良好，而且 化学稳定性高，能抵抗各种酸、碱和熔融 金属的侵蚀（除氢氟酸外），绝缘性优异
用于制造各种泵的密封环、热电偶套管、 切削刀具、高温轴承等
陶 瓷
氮化硼 六方氮化硼能耐高温，并有自润滑性；立 陶瓷 方氮化硼具有仅次于金刚石的极高硬度
六方氮化硼常用作耐高温、耐腐蚀的润滑 剂以及耐热涂料等；立方氮化硼主要用作 磨料，制造精密磨轮、刀具等
金 属
氧化铝 基金属 陶瓷
高的热硬性和高温强度，抗氧化性良好， 与被加工金属材料的粘着倾向小，可提高 加工精度、降低表面粗糙度。但韧性差、 热稳定性较低
主要用作工具材料，如刃具、模具、喷 嘴、密封环等
采用机械方法将粗颗粒破碎以获得细粉的方法，其特点是生 产量大，成本低，但破碎过程中易混入杂质，且难以制得亚微 米级的颗粒尺寸。
2.合成法 由离子、原子、分子通过反应、成核和长大、收集、后处
理而获得微细陶瓷粉的方法。该法的特点是：微粉纯度、粒度 可控，均匀性好，颗粒微细，并且可实现颗粒在分子级水平上 的复合、均化。
浆时可采用压力注浆、离心注浆和真空注浆等 方法。
注浆成形工艺图
离心注浆
真空注浆
2.热压铸成形
在压力 作用下,把 熔化的含蜡 浆料注入金 属模具中， 冷却凝固后 得到型坯的 工艺。
热压铸成形原理
3.可塑法成形
1)挤压成形 将可塑料用挤压机的螺旋或活塞挤压，
通过机嘴成为所要求的各种型坯。 挤压成形适宜生产的产品有：
陶瓷材料的成形工艺
第一节 概述
一、陶瓷概念 以离子键及共价键为主要结合键的无机非金属材料。
二、陶瓷的类别 根据化学组成、显微结构及性能可将陶瓷分为：普通陶瓷 和特种陶瓷。
1.普通陶瓷 以粘土、长石和硅石等天然料为原料，经粉碎、成形、烧 结而成，主要用于制造日用品。
2.特种陶瓷 以人工化合物（氧化物、氮化物、碳化物、硼化物及氟化 物等）为原料制成的陶瓷，具有特殊的性能，主要用于机 械、电子、航空航天、医学工程等。
陶
瓷
碳化物 又称为硬质合金，虽硬度、耐磨性略低于 基金属 氧化物基金属陶瓷，但强度和韧性大大提
用作各类加工工具、表面耐磨材料等
陶瓷 高
目录
第二节 特种陶瓷的成形加工
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特种陶瓷的成形工艺过程为： 粉料制备－－配料－－坯料成形－－制品的烧结
一.粉料的制备
特种陶瓷粉料的制备方法有机械破碎法和合成法两种。 1.机械破碎法
★各种管状产品：高温炉管、热电偶套管、电容器磁管等 ★柱状产品： 电阻元器件 ★断面规则的产品：圆形、椭圆形、方形、六角形等。 ★长100～200mm、厚0.2~3mm的片状模。 ★100～200孔/cm2的蜂窝状、筛格式穿孔制品。
挤压成形示意图
2)轧模成形 将准备好的坯料拌以一定量的有机粘结剂 （一般为聚乙烯醇）置于轧模机的两轧辊 之间进行辊轧，生产薄片状陶瓷型坯的工 艺。
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二、配料
根据陶瓷材料的成分要求，将粉体原料混合，制成符合成形工艺要求 的混合料的过程 。 1.混合
一般在球磨筒内混合，混合时注意加料次序、加料方法。 2.塑化
利用塑化剂使原来无塑性的坯料具有可塑性的过程 塑化剂有无机塑化剂和有机塑化剂两种，无机塑化剂主要指粘土，用 于普通陶瓷塑化；特种陶瓷一般使用有机塑化剂塑化。塑化剂通常由三 种物质组成： 1）粘结剂，能粘结粉料，通常有聚乙烯醇、聚醋酸乙烯酯、羧甲基纤维 素等。 2) 增塑剂，溶于粘结剂中使其易于流动，通常有甘油等 3）溶剂，能溶解粘结剂、增加塑性，并能和坯料组成胶状物质，通常有 水、无水酒精、丙酮、苯等。
3.造粒 为改善粉料在干压成形时的流动性，在压 制之前需在很细的粉料中加入一定的塑化 剂，制成粒度较粗，具有一定粒度级配， 流动性好的粒子。
4.悬浮 当需要注浆成形制坯时，在浆料中加入悬
浮剂，以防物料下沉。
三、坯料成形
1.注浆成形 将陶瓷浆料注入石膏模中形成坯料的工艺。 注浆方法有实心注浆法、空心注浆法。注
轧模成形
4.模压成形（干压成形）
在陶瓷粉料中加入粘结剂、造粒，然后 置于钢模中，加压制成一定形状的型坯。
模压成形方式
5.等静压成形powder cold—isostatic Dressing 将粉末或粉末压坯在室温施以各向均匀
相等压力的粉末特殊成形方法。 按弹性模具是否固定在压力容器上，分
湿袋式和干袋式两类。不专门说明时，冷等 静压成形一般均指湿袋式冷等静压成形。
氧化铍 导热性好，热稳定性高，硬度极高，并特
工 陶瓷
有消散高能辐射的能力
程
陶
瓷 氧化锆 呈弱酸性或惰性，耐侵蚀，耐高温，导热
陶瓷 系数小，但热膨胀系数较高，抗热震性差
用
途
除用作日用陶瓷外，工业上常用作电工绝 缘陶瓷、建筑卫生陶瓷及化工耐酸陶瓷
广泛用于制造高速切削刀具、量规、拉丝 模、高温炉零件、空压机泵零件、内燃机 火花塞及真空材料和绝热材料等
★湿式等静压成形
1）在弹性模中装入粉末，振实后用橡皮塞塞紧并密封； 2）将密封好的弹性模放入压力容器内； 3）密封容器，开动高压油泵至容器内达到最终压力。
湿式等静压成形原理图
★干式等静压成形 弹性模(亦称干袋)长久地固定在容器内，
成形过程中弹性模不从容器中取出，操作人 员不与液体介质接触，故称“干袋”。
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常用工业陶瓷的种类、性能及用途
种类
特
性
普通陶瓷
氧化铝 陶瓷
质地坚硬，不氧化生锈，绝缘性、耐蚀性 及加工成形性好，但其结构疏松，含杂质 较多，强度较低，耐高温性不及现代陶瓷 （只能承受1200℃高温）
具有很高的硬度，能在1600℃左右长期使 用，并具有较高的强度、高温强度和耐磨 性以及良好的绝缘性和化学稳定性
压制过程是：
1） 将粉末装入干袋； 2）利用压力机上冲头封闭压力容器； 3）泵入液体介质对干袋施压； 4）压制结束后上冲头离开容器，取出压坯。
主要用于制造熔化坩埚、晶体管散热片、 真空设备、集成电路基片、激光管等，还 用于原子反应堆装置中作阻滞剂
主要用作坩埚、高温加热炉和反应堆的隔 热材料及金属表面的防护涂层等
碳化硅 陶瓷
具有很高的硬度和高温强度及热传导能 力，较好的热稳定性、耐磨性、耐蚀性和 抗蠕变性
用来制造工作温度高于1500℃的零件，如 火箭尾喷管、热电偶套管、高温电炉零件 等，还可作砂轮、磨料等耐磨材料