无机非金属---第七章 粉体成型技术基础.pptVIP

第七章 粉体成型技术基础 成型技术是无机非金属材料制备过程的主要工艺环节，直接与材料性能、产品零件的形状尺寸有直接关系。 陶瓷制品的生产过程与粉末冶金有许多相似之处。其工艺过程包括粉末制取、成形和致密化三个主要阶段。 成形分为模压成形和特殊成形两大类。 模压成形就是将预处理良好的粉末按一定体积或重量装入精密模具，用压力机压成所希望的形状和尺寸的压坯。 由于粉末之间、粉末与模壁之间存在有摩擦，故压力分布是不均匀的，这就使得压坯的尺寸不能太大，形状亦不能很复杂。 开发出了多种特殊成形的方法。 如等静压成形、滚压成形、高能高速成形、无压成形、注浆成形和挤压成形等。 模压成形目前仍占主导地位； §7.1 模压成型与冷等静压成型基础 许多粉体材料被用来压制成型，这种方法的优点是生产效率高和好的尺寸形状控制。 干压成型是将经造粒的配料，通过成型压机和模具，把配料压制成具有一定几何尺寸坯件的方法，是应用最广泛的一种成型方法。 粉末的压制成形是主要且基本的工序。它的过程包括称粉、装粉、压制、保压及脱模等。 压制成形的方法有很多，如钢模压制、流体等静压制、三向压制、粉末锻造、挤压、振动压制、高能量成形等 一．?????基础 ? ②流动性 它是指50g粉末在粉末流动仪中自由下降至流完后所需的时间。 时间愈短，流动性愈好。 流动性好的粉末有利于快速连续装粉及复杂零件的均匀装粉。 为保证压坯品质，使其具有一定的强度，且便于生产过程中的运输，粉末需有良好的成形性。 成形性与粉末的物理性质有关，此外还受到粒度、粒形与粒度组成的影响。 为了改善成形性，常在粉末中加入少量润滑剂如硬脂酸锌、石蜡、橡胶等。 通常用压坯的抗弯强度或抗压强度作为成形性试验的指标。 模压成型 指在常温下，用机械式压力机或液压机，以一定的压力将钢模内的松装粉末成形为压坯的方法。 这种成形技术方法应用最多且最广泛。 模压成形期间，粉末发生两个基本变化。 一是沿压力方向发生整体运动； 二是在压力作用下发生变形与断裂。 这两个基本变化都有助于增加坯件的密度、减少孔隙度。 4．? 压制行为 （1）???生坯密度变化 假设一个圆柱体生坯样品，经过简单的力学计算。可以得到轴向应力沿高度的下降 （2）???生坯的显微结构 颗粒排列的各向异性会使得具有相同生坯密度的样品在烧结后得到不同的烧结密度。 （3）????生坯强度 A. 卸载脱模引起的张应力。 B. 生坯的粘结强度。 二．??非团聚（未造粒）粉料的压制行为 1．???粉料平均尺寸的作用 （1） 颗粒越细，应力比越大，细颗粒的高应力比是样品中颗粒间接触的高密度引起的。 （2） 模腔摩擦系数和颗粒间的摩擦力随颗粒变细而增大，小颗粒比大颗粒更难成型。 （3） 小颗粒的应力变化较大，脱模转化为张应力，因此小颗粒的素坯在卸载和脱模过程中更易产生裂纹。 同时由于颗粒细小导致气孔尺寸也小，在压制过程中被包裹的气体很难排除，气孔压力在卸载后成为张应力，使气孔变大。 2． 粉料尺寸分布的作用 不同尺寸混合体比单一尺寸粉料的坯体有更高的密度。 2． 颗粒形貌的影响 （1） 棱角状、扁平状或针状颗粒对密度的影响 A．棱角状粉料易产生架桥作用，充填密度低，同时由于面－面接触非常稳定，导致架桥很坚固，堆积密度也不能通过循环加压加以改善。 B．扁平状或针状颗粒非常有效地堆积。 C．架桥结构、有效堆积这两个因素的影响最终取决于颗粒间的摩擦性能和高宽比 （2） 扁平状颗粒毛坯的气孔较小，且尺寸分布窄；烧结径向收缩小。 而球状颗粒毛坯烧结后轴向收缩小，小于径向收缩； 扁平状粉料加压后脱模时弹性后效较大，因为扁平状粉料之间彼此易滑移。 三．团聚（造粒）粉料的压制行为 从利于烧结和固相反应进行的角度考虑，希望获得超细的原料颗粒， 但粉料越细，比表面积越大，流动性越差，干压成型时不容易均匀地充满模具，经常出现成型件有空洞、边角不致密、层裂、弹性后效等问题。常采用造粒工艺解决这一问题。 为了克服原始粉料压制成型中的困难，经常对陶瓷粉料进行喷雾干燥造粒。 造粒工艺是将磨细的粉料，经过干燥、加胶黏剂，制成流动性好、粒径约为0.1mm的颗粒。 一使用的胶黏剂应满足以下要求： 1. 要有足够的黏性，以保证良好的成型性和坯体的机械强度； 2. 经高温煅烧能全部挥发，坯体中不留或少留胶黏剂残余杂质； 3. 工艺简单，没有腐蚀性，对瓷料性能无不良影响。 干压成型造粒常用的胶黏剂如下。 ①聚乙烯醇水溶液，使用这种胶黏剂进行生产的工艺简单，瓷料气孔率小，加入量为3－5％； ②石蜡的熔点约50℃左右，具有热塑性，温度升高，黏度降低。温度高于其熔点时可以流动，并能润湿瓷料颗粒表面，形成一薄吸附层，起黏结作用。干压时则是利用它的