隨著陶瓷工業(yè)的發(fā)展及其在現(xiàn)代工業(yè)領(lǐng)域中應(yīng)用的不斷擴大,對先進陶瓷成型方法的要求也越來越離,為滿足航天、汽車、電子、國防等行業(yè)市場的需求,人們要求先進陶瓷的成型方法具有更好的可靠性、可重復(fù)性、可批量生產(chǎn)性,并能成型大截面積和形狀復(fù)雜的部件。20世紀(jì)90年代以來相繼產(chǎn)生了一系列新穎的成型技術(shù)。如前所述,不同的成型技術(shù)有各自不同的優(yōu)缺點??偟膩碚f,以下幾方面將成為2l世紀(jì)先進陶瓷成型工藝發(fā)展的主流。
①制備高固相含量低黏度漿料,保證素坯強度。如果不考慮對粉體的要求,那么成型工藝的首要問題將是高固相含量低黏度漿料的制備,因為這是保證素坯密度和強度的前提。低黏度將使?jié){料順利進行,而且低黏度還是成型復(fù)雜形狀陶瓷部件的要求;高固相含量是提高素坯密度和強度的基礎(chǔ),高密度的坯體可降低燒結(jié)溫度,減小收縮率,避免坯體在燒結(jié)過程中可能產(chǎn)生的變形、開裂等缺陷。實現(xiàn)高固相含量低黏度粉體漿料的制備要綜合考慮多種因素,例如對原料粉體進行適當(dāng)?shù)谋砻娓男?、降低高價反離子雜質(zhì)濃度、引入高效的分散劑等。
②過程盡量避免,少用有機添加劑。由于成型工藝大多需要加入不同劑量的黏結(jié)劑、分散劑等有機添加劑,因而在燒結(jié)之前常需脫脂,而脫脂過程將會引起壞體開裂等缺陷,因此要盡量避免脫脂過程。目前解決這一問題的有效途徑是在保證坯體強度或密度的前提下,不用或盡量少用有機添加劑。
③實行凈尺寸原位凝固,避免坯體收縮。近10多年來,凈尺寸原位凝固技術(shù)已經(jīng)受到人們的高度重視,凝膠注模成型、直接凝固注筷成型等迅速發(fā)展,在隨后的一段時期內(nèi),這類技術(shù)仍將是陶瓷成型。工藝的發(fā)展主流。先進陶瓷是·種脆性的難加工材料,凈尺寸成型可以減少燒結(jié)體的機加工量,而原位凝固技術(shù)使得坯體在固化過程中避免收縮,漿料進行原位固化,這樣就避免了漿料在固化過程中可能引起的濃度梯度等缺陷,從而為成型坯體的均勻性和可靠性提供保旺。凈尺寸原位凝固技術(shù)通常是在物理化學(xué)的理論基礎(chǔ)上,借助一些可操作的化學(xué)反應(yīng)(如凝膠注模成型、直接凝固注模成型等)或物理反應(yīng)(如溫度繡導(dǎo)絮凝成型、膠態(tài)振動注模成型等)使物料快速實現(xiàn)固化。開展新的符合要求的化學(xué)反應(yīng)或物理反應(yīng)的研究并將之應(yīng)用于先進陶瓷成型領(lǐng)域,仍是2l地紀(jì)陶瓷成型J:藝發(fā)展的重要方向之一。
④實現(xiàn)自動化成型,降低材料成本。眾所周知,先進陶瓷材料具有許多優(yōu)異性能,但目前仍因成本問題使其實際應(yīng)用受到很大的限制。從陶瓷生產(chǎn)過程的各個環(huán)節(jié)人手,進行低成本陶瓷材料的研究開發(fā)將是未來先進陶瓷材料領(lǐng)域面臨的最艱巨的任務(wù),其中連續(xù)化、白動化的成型工藝將是解決這一問題的有力手段之一??票娞沾山?jīng)過幾年的創(chuàng)新發(fā)展,已經(jīng)成功開發(fā)很多陶瓷結(jié)構(gòu)產(chǎn)品,在特種陶瓷領(lǐng)域取得了很大的成果,并已廣泛應(yīng)用到許多行業(yè)領(lǐng)域!
①制備高固相含量低黏度漿料,保證素坯強度。如果不考慮對粉體的要求,那么成型工藝的首要問題將是高固相含量低黏度漿料的制備,因為這是保證素坯密度和強度的前提。低黏度將使?jié){料順利進行,而且低黏度還是成型復(fù)雜形狀陶瓷部件的要求;高固相含量是提高素坯密度和強度的基礎(chǔ),高密度的坯體可降低燒結(jié)溫度,減小收縮率,避免坯體在燒結(jié)過程中可能產(chǎn)生的變形、開裂等缺陷。實現(xiàn)高固相含量低黏度粉體漿料的制備要綜合考慮多種因素,例如對原料粉體進行適當(dāng)?shù)谋砻娓男?、降低高價反離子雜質(zhì)濃度、引入高效的分散劑等。
②過程盡量避免,少用有機添加劑。由于成型工藝大多需要加入不同劑量的黏結(jié)劑、分散劑等有機添加劑,因而在燒結(jié)之前常需脫脂,而脫脂過程將會引起壞體開裂等缺陷,因此要盡量避免脫脂過程。目前解決這一問題的有效途徑是在保證坯體強度或密度的前提下,不用或盡量少用有機添加劑。
③實行凈尺寸原位凝固,避免坯體收縮。近10多年來,凈尺寸原位凝固技術(shù)已經(jīng)受到人們的高度重視,凝膠注模成型、直接凝固注筷成型等迅速發(fā)展,在隨后的一段時期內(nèi),這類技術(shù)仍將是陶瓷成型。工藝的發(fā)展主流。先進陶瓷是·種脆性的難加工材料,凈尺寸成型可以減少燒結(jié)體的機加工量,而原位凝固技術(shù)使得坯體在固化過程中避免收縮,漿料進行原位固化,這樣就避免了漿料在固化過程中可能引起的濃度梯度等缺陷,從而為成型坯體的均勻性和可靠性提供保旺。凈尺寸原位凝固技術(shù)通常是在物理化學(xué)的理論基礎(chǔ)上,借助一些可操作的化學(xué)反應(yīng)(如凝膠注模成型、直接凝固注模成型等)或物理反應(yīng)(如溫度繡導(dǎo)絮凝成型、膠態(tài)振動注模成型等)使物料快速實現(xiàn)固化。開展新的符合要求的化學(xué)反應(yīng)或物理反應(yīng)的研究并將之應(yīng)用于先進陶瓷成型領(lǐng)域,仍是2l地紀(jì)陶瓷成型J:藝發(fā)展的重要方向之一。
④實現(xiàn)自動化成型,降低材料成本。眾所周知,先進陶瓷材料具有許多優(yōu)異性能,但目前仍因成本問題使其實際應(yīng)用受到很大的限制。從陶瓷生產(chǎn)過程的各個環(huán)節(jié)人手,進行低成本陶瓷材料的研究開發(fā)將是未來先進陶瓷材料領(lǐng)域面臨的最艱巨的任務(wù),其中連續(xù)化、白動化的成型工藝將是解決這一問題的有力手段之一??票娞沾山?jīng)過幾年的創(chuàng)新發(fā)展,已經(jīng)成功開發(fā)很多陶瓷結(jié)構(gòu)產(chǎn)品,在特種陶瓷領(lǐng)域取得了很大的成果,并已廣泛應(yīng)用到許多行業(yè)領(lǐng)域!
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本文“陶瓷成型技術(shù)展望”由科眾陶瓷編輯整理,修訂時間:2019-03-16 16:26:38
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