材料导论(第五章)陶瓷成型幻灯片.pptVIP

第五章 陶瓷材料（一） 第一节 结构陶瓷 第二节 功能陶瓷 第三节 陶瓷耐火材料 第四节 玻 璃 第五章 陶瓷的成形原理及工艺（二） 第一节 混合料的制备 第二节 陶瓷的成形方法 第五章 陶瓷的烧结原理及工艺（三） 第一节 陶瓷的烧结理论 第二节 陶瓷的烧结方法 第三节 陶瓷烧结的后处理 这种成形方法借鉴了金属压铸成形的工艺思路，利 用石蜡的高温流变特性，对陶瓷石蜡流体进行压力下的 铸造成形。 热压铸成形 1）料浆的制备：将经过陶瓷粉体与6～12％石蜡和0.1～ 1％硬脂酸或油酸表面活性剂加热到60～80℃再与熔 化的石蜡混合即可。 2）压铸：在压缩空气作用下充型，保压冷却，脱模。 借鉴金属的挤 压成形和轧制成 形工艺。 塑性成形 将具有可塑性的泥料，通过挤机嘴成形。 挤制成形 将陶瓷粉体和粘结剂、溶剂等置于置于轧辊上混 炼，使之混合均匀，伴随吹风，溶剂逐步挥发，形成一 层厚膜；调整 轧辊间距，反 复轧制，可制 得薄片瓷坯。 轧膜成形 一般用于制备厚度＜ 80μm的坯片。 带式成形 第一节 陶瓷的烧结理论 第二节 陶瓷的烧结方法 第三节 陶瓷烧结后的处理 概 述 定 义： 烧结是指高温条件下，坯体表面积减小，孔隙率降 低、机械性能提高的致密化过程。 烧结驱动力： 粉体的表面能降低和系统自由能降低。 烧结的主要阶段： 1）烧结前期阶段（坯体入炉——90％致密化） ① 粘结剂等的脱除：如石蜡在250～400℃全部汽化 挥发。 ② 随着烧结温度升高，原子扩散加剧，孔隙缩小， 颗粒间由点接触转变为面接触，孔隙缩小，连通孔 隙变得封闭，并孤立分布。 ③ 小颗粒间率先出现晶界，晶界移动，晶粒长大。 2）烧结后期阶段 ① 孔隙的消除：晶界上的物质不断扩散到孔隙处， 使孔隙逐渐消除。 ② 晶粒长大：晶界移动，晶粒长大。 烧结的分类： 固相烧结（只有固相传质） 液相烧结（出现液相） 气相烧结（蒸汽压较高） 烧 结 烧结过程的物质传递 气相传质（蒸发与凝聚为主） 固相传质（扩散为主） 液相传质（溶解和沉淀为主） 烧结过程中的物质传递 影响烧结的因素 原料粉末的粒度 烧结温度 烧结时间 烧结气氛 影响因素 烧结分类 常压烧结 压力烧结 按压力分类 普通烧结 氢气烧结 真空烧结 按气氛分类 固相烧结 液相烧结 气相烧结 活化烧结 反应烧结 按反应分类 常见的烧结方法 传统陶瓷在隧道窑中进行烧结，特种陶瓷大都在电 窑中进行烧结。 普通烧结 热压烧结 热压烧结是在烧结过程中同时对坯料施加压力，加 速了致密化的过程。所以热压烧结的温度更低，烧结时 间更短。 将粉体压坯或装入包套的粉体放入高压容器中，在 高温和均衡的气体压力作用下，烧结成致密的陶瓷体。 热等静压烧结 真空烧结 将粉体压坯放入到真空炉中进行烧结。真空烧结有 利于粘结剂的脱除和坯体内气体的排除，有利于实现高 致密化。 * * 第一节 结构陶瓷 第二节 功能陶瓷 第三节 陶瓷耐火材料 第四节 玻 璃 陶瓷的分类 氧化物陶瓷（Al2O3、ZrO2、MgO等） 碳化物陶瓷（SiC、B4C、WC等） 氮化物陶瓷（Si3N4、TiN、BN等） 新型碳化物陶瓷（C3N4等） 硼化物陶瓷（TiB2、ZrB2等） 复合陶瓷（3Al2O3·2SiO2(莫来石) 等） 按成分 分 类 普通陶瓷（硅酸盐材料） 特种陶瓷（人工合成材料） 按原料分类 结构陶瓷 功能陶瓷 陶瓷耐火材料 玻 璃 按用途分类 晶体结构 氧化铝有十多种同素异构体，但常见的主要有三种： α-Al2O3、β-Al2O3 、γ-Al2O3 。 γ-Al2O3属于尖晶石型（立方）结构，高温时不稳定， 在1600℃转变为α-Al2O3 。 α-Al2O3 属于六方系，稳定 性好，在熔点2050 ℃之前不发生晶型转变。 氧化铝陶瓷 Al2O3＋少量SiO2。根据Al2O3含量可分为刚玉-莫来 瓷（75瓷，wAl2O3=75%）和刚玉瓷（95瓷，99瓷）。 制备方法： 原料煅烧 配料 球磨 成形 烧结 性能与应 用： 1）高强度、高温稳定性：装饰瓷，喷嘴、火箭、导弹的导流罩 ； 2）高硬度、高耐磨性：切削工具，模具，磨料，轴