陶瓷型芯的制備與使用

本書從先進(jìn)陶瓷結(jié)構(gòu)與性能出發(fā)，根據(jù)作者多年從事先進(jìn)陶瓷制備技術(shù)研究開發(fā)工作的成果，結(jié)合國際和國內(nèi)研究開發(fā)最前沿的技術(shù)，系統(tǒng)介紹先進(jìn)陶瓷干法成型、先進(jìn)陶瓷的塑性成型、漿料脫水固化成型、漿料原位固化成型、先進(jìn)陶瓷的燒結(jié)、先進(jìn)陶瓷的特種制備、陶瓷基復(fù)合材料特種制備、計(jì)算機(jī)輔助無模成型的技術(shù)及其特點(diǎn)，并給出具體應(yīng)用實(shí)例?？晒氖孪嚓P(guān)行業(yè)研究開發(fā)、產(chǎn)業(yè)化和工程化研究、投資創(chuàng)業(yè)的生產(chǎn)和管理人員參考，也可為材料專業(yè)在校研究生及高年級本科生提供一本課外參考書。

第1章先進(jìn)陶瓷的結(jié)構(gòu)、性能與制備技術(shù)的關(guān)系1

11先進(jìn)陶瓷的應(yīng)用1

12先進(jìn)陶瓷的結(jié)構(gòu)、性能與制備工藝的關(guān)系6

13先進(jìn)陶瓷均勻性及可靠性控制原則8

第2章先進(jìn)陶瓷粉體和顆粒10

21顆粒和粉體的性能及表征10

211概述10

212顆粒的粒度、粒徑及形狀表征10

213粉體的性能21

22粉體制備技術(shù)24

221概述24

222合成法制備粉體25

23粉體表面處理和改性47

231概述47

232表面改性方法與工藝49

233表面改性劑53

參考文獻(xiàn)59

第3章先進(jìn)陶瓷的干法成型技術(shù)62

31干法成型原理62

32粉料處理64

321粉料的造粒工藝64

322壓制過程對坯體的影響66

323加壓對坯體質(zhì)量的影響68

324添加劑的選用69

33模壓成型70

331加壓方式與壓力分布70

332模壓成型工藝參數(shù)控制71

333成型工藝的特點(diǎn)71

334干壓成型設(shè)備72

34等靜壓成型74

341等靜壓成型方法74

342常溫等靜壓成型工藝76

343等靜壓成型的特點(diǎn)77

344等靜壓成型設(shè)備77

35滾制成型80

參考文獻(xiàn)81

第4章先進(jìn)陶瓷的塑性成型技術(shù)82

41塑性成型原理82

42注射成型83

421混合操作90

422分散體的鑒定技術(shù)92

423注射成型用漿料的流動性93

424漿料的物理性質(zhì)100

425型腔中的固化103

426有機(jī)載體的脫除110

427陶瓷注射成型用有機(jī)材料116

43其他塑性成型技術(shù)118

431旋坯成型118

432擠出成型121

433塑性充模成型123

434軋膜成型124

參考文獻(xiàn)126

第5章漿料脫水固化成型技術(shù)127

51陶瓷漿料體系127

511陶瓷漿料體系的性能及相互關(guān)系127

512固體顆粒間的相互作用力129

513DLVO理論133

514表面活性劑的作用134

515漿料的流變性能135

516pH值對漿料體系性能的影響136

517顆粒尺寸和尺寸分布對漿料性能的影響137

518有機(jī)添加劑對漿料性能的影響137

519固相含量對漿料流變性的影響139

52注漿成型139

521注漿成型機(jī)理及動力學(xué)140

522漿料性能對注漿成型的影響144

523粉末特性對注漿漿料的影響146

53壓濾成型147

531壓濾成型坯體的均勻性148

532漿料分散程度對坯體均勻性的影響150

533漿料顆粒尺寸分布對坯體均勻性的影響151

534漿料固相含量對坯體均勻性的影響151

535成型壓力的影響152

536模型材料及模型結(jié)構(gòu)對坯體均勻性的影響153

54同步超聲波輔助壓濾成型155

541超聲波作用對漿料流變性能的影響155

542陳置過程對漿料流變性的影響157

543陳置過程中漿料體系的相分離158

544同步超聲波輔助壓濾成型工藝159

55其他漿料脫水固化成型技術(shù)160

551可溶性有機(jī)模型注漿技術(shù)161

552真空注漿成型和離心注漿成型162

553電泳沉積成型162

554聚沉離心注漿技術(shù)163

參考文獻(xiàn)164

第6章漿料原位固化成型技術(shù)165

61注凝成型165

611注凝成型工藝過程165

612注凝成型工藝特點(diǎn)166

613注凝成型技術(shù)進(jìn)展167

614注凝成型應(yīng)用前景170

62直接凝固成型171

621直接凝固成型工藝流程171

622直接凝固成型的工藝特點(diǎn)172

623直接凝固成型的應(yīng)用172

63溫度誘導(dǎo)絮凝成型172

631溫度誘導(dǎo)絮凝成型工藝流程173

632溫度誘導(dǎo)絮凝成型應(yīng)用173

64高分子交聯(lián)注凝成型173

641高分子交聯(lián)注凝工藝流程174

642高分子交聯(lián)注凝成型制備漿料的方法174

643高分子交聯(lián)注凝成型應(yīng)用174

參考文獻(xiàn)175

第7章先進(jìn)陶瓷的燒結(jié)176

71燒結(jié)的基本類型176

72燒結(jié)驅(qū)動力與致密化機(jī)理178

721燒結(jié)過程179

722燒結(jié)的驅(qū)動力180

723燒結(jié)機(jī)理182

73燒結(jié)工藝187

731固相燒結(jié)187

732液相燒結(jié)198

733氣氛壓力燒結(jié)207

74燒結(jié)過程的變形和開裂控制210

75熱壓燒結(jié)和熱等靜壓燒結(jié)211

751熱壓燒結(jié)211

752熱等靜壓燒結(jié)212

參考文獻(xiàn)226

第8章先進(jìn)陶瓷的特種制備技術(shù)227

81溶膠凝膠合成法227

811無機(jī)鹽的水解聚合反應(yīng)228

812金屬有機(jī)分子的水解聚合反應(yīng)230

813溶膠凝膠法在無機(jī)材料合成中的應(yīng)用231

82無機(jī)聚合物熱解化工藝233

821聚合物熱解工藝過程234

822由聚(有機(jī)基團(tuán))硅烷制備SiC陶瓷235

823由聚(有機(jī)基團(tuán))硅氮烷制備SiN陶瓷237

824硅基非氧化物陶瓷部件的生產(chǎn)239

83化學(xué)氣相沉積247

831化學(xué)氣相沉積法的化學(xué)反應(yīng)248

832化學(xué)氣相沉積法的技術(shù)裝置252

833化學(xué)氣相沉積法合成梯度功能材料259

84仿生制備技術(shù)260

841仿生制備技術(shù)簡介260

842典型的生物礦物材料261

843無機(jī)晶體形成的模板262

844納米材料仿生合成263

參考文獻(xiàn)267

第9章陶瓷基復(fù)合材料特種制備技術(shù)269

91陶瓷基復(fù)合材料269

911概述269

912陶瓷基復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)270

913陶瓷基復(fù)合材料分類及其增強(qiáng)材料的種類271

914陶瓷基復(fù)合材料的制備273

915陶瓷基復(fù)合材料的未來發(fā)展275

92反應(yīng)結(jié)合技術(shù)276

921反應(yīng)結(jié)合機(jī)理276

922反應(yīng)結(jié)合技術(shù)制備工藝280

923反應(yīng)結(jié)合技術(shù)應(yīng)用實(shí)例281

93化學(xué)氣相滲積技術(shù)283

931化學(xué)氣相滲積技術(shù)原理283

932化學(xué)氣相滲積的動力學(xué)機(jī)制286

933化學(xué)氣相滲積技術(shù)工藝類型及其裝置287

934化學(xué)氣相滲積技術(shù)的應(yīng)用實(shí)例292

94前驅(qū)體有機(jī)聚合物浸漬熱解轉(zhuǎn)化技術(shù)293

941前驅(qū)體有機(jī)聚合物浸漬熱解轉(zhuǎn)化技術(shù)的特點(diǎn)及對前

驅(qū)體的基本要求293

942前驅(qū)體有機(jī)聚合物熱解轉(zhuǎn)化過程296

943前驅(qū)體有機(jī)聚合物浸漬熱解轉(zhuǎn)化技術(shù)制備陶瓷基

復(fù)合材料的工藝297

944前驅(qū)體有機(jī)聚合物浸漬熱解轉(zhuǎn)化技術(shù)存在的問題

及解決途徑299

945前驅(qū)體有機(jī)聚合物浸漬熱解法制備的陶瓷基復(fù)合

材料性能302

946前驅(qū)體有機(jī)聚合物浸漬熱解技術(shù)的應(yīng)用實(shí)例304

參考文獻(xiàn)306

第10章計(jì)算機(jī)輔助無模成型技術(shù)309

101計(jì)算機(jī)輔助無模成型技術(shù)原理309

102三維打印成型310

103分層疊積成型311

104熔融沉積成型311

105立體激光固化成型312

106激光選域燒結(jié)313

107微區(qū)注a漿成型314

108漿料打印成型315

109其他無模成型技術(shù)316

參考文獻(xiàn)317

第11章先進(jìn)陶瓷典型制備工藝及應(yīng)用實(shí)例319

111先進(jìn)陶瓷制備技術(shù)選擇原則319

112大尺寸結(jié)構(gòu)陶瓷工程化制備技術(shù)進(jìn)展320

1121大尺寸結(jié)構(gòu)陶瓷制備技術(shù)的特殊難度320

1122大尺寸陶瓷制品的成型322

1123大尺寸結(jié)構(gòu)陶瓷制品的燒結(jié)326

113陶瓷球體與微珠的制備技術(shù)327

1131噴霧干燥法328

1132溶膠凝膠法329

1133等離子體熔融法332

114薄壁陶瓷管的制備技術(shù)333

1141離心注凝成型法334

1142膠態(tài)注射成型335

115陶瓷彈簧制備技術(shù)338

1151陶瓷彈簧成型模具設(shè)計(jì)338

1152陶瓷彈簧的制備方法339

116泡沫陶瓷制備技術(shù)342

1161泡沫陶瓷的制備343

1162泡沫陶瓷的種類347

1163泡沫陶瓷的性能347

1164泡沫陶瓷的應(yīng)用349

117蜂窩陶瓷的制備工藝350

1171蜂窩陶瓷的成型工藝350

1172泥團(tuán)的可塑性352

1173調(diào)整泥料性能的添加劑355

參考文獻(xiàn)358

透明陶瓷材料制備的基本工藝與普通陶瓷材料制備的基本工藝并沒有太大的區(qū)別，但是從具體的技術(shù)上看，二者有著明顯的不同，透明陶瓷材料制備對工藝上的要求要嚴(yán)格得多。由于陶瓷材料的透光性受其氣孔率、晶體結(jié)構(gòu)、原料與添加劑、燒成氣氛和表面加工光潔度等因素的影響較大，在制備透明陶瓷時需要精準(zhǔn)控制每一個工藝過程，以保證最終產(chǎn)品具有較高的致密度和表面光潔度、均勻而細(xì)小的晶粒、對入射光很小的選擇吸收性、晶界處沒有雜質(zhì)及玻璃相或晶界的光學(xué)性質(zhì)與微晶體差別很小以及沒有光學(xué)各向異性，晶體結(jié)構(gòu)以立方晶系最佳。

在制備PLZT陶瓷材料時，要經(jīng)過稱量→球磨→干燥→煅燒→二次球磨→篩分→壓制成型→燒結(jié)→后加工等過程。為了使陶瓷材料電學(xué)和光學(xué)性質(zhì)滿足實(shí)際應(yīng)用的要求，可以通過調(diào)整La摻雜量得到相應(yīng)電光系數(shù)材料。在制備PLZT陶瓷材料粉體時，人們通常采用改良的固相反應(yīng)法、溶膠-凝膠法、共沉淀法、水熱法等。在這些方法中，固相法需要較高的反應(yīng)溫度和較長的反應(yīng)時間，而且球磨混合難以達(dá)到化學(xué)的組成均一，因此固相反應(yīng)難以制備出具有均相、高燒結(jié)活性的粉體。溶膠-凝膠法需要大量有機(jī)溶劑。水熱法則產(chǎn)量低。相對而言，共沉淀法存

在工藝簡單，設(shè)備廉價，一次性產(chǎn)量高等優(yōu)點(diǎn)，因此，該方法最有希望實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。但是，在共沉淀法中，不僅各種離子溶解度的差異會導(dǎo)致產(chǎn)物不再符合組元等化學(xué)計(jì)量，而且在共沉淀過程中，還會出現(xiàn)團(tuán)聚體，這些影響因素都會造成產(chǎn)物品質(zhì)下降。粉體成型可以采用各種方法，應(yīng)用較多的是干壓成型或等靜壓成型。制備 PLZT 陶瓷材料的燒結(jié)工藝主要有熱壓燒結(jié)、通氧熱壓燒結(jié)、氣氛燒結(jié)以及熱等靜壓燒結(jié)等。Haertling G H利用熱壓工藝首次制備了PLZT透明陶瓷。在燒結(jié)的時候，氣氛是影響其制備的重要因素。由于 PbO 氣體在高溫下是一種易揮發(fā)的氣體，所以通常使用 PbO 和 O₂氣氛。Snow GS 在1973年首先利用氣氛燒結(jié)工藝，制備了透明PLZT電光陶瓷。樊慧慶研究了 PLZT 透明光電陶瓷的無壓燒結(jié)，在 PbZrO₃氣氛保護(hù)、1200℃條件下燒結(jié)8h，實(shí)現(xiàn)了無壓常規(guī)燒結(jié)制備低成本、實(shí)用型透明的PLZT。