先進(jìn)陶瓷的現(xiàn)代制備技術(shù)

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(dòng)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(dòng)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(dòng)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(dòng)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(dòng)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

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(jí)本科生提供一本課外參考書。

1熔融法 最早的微晶陶瓷是用熔融法制備的，至今熔融法仍然是制備微晶陶瓷的主要方法。其工藝流程為：在原料中加入一定量的晶核劑(如ZrO2，CuO，Cr2O3 等)并混合均勻，于1300～1500℃高溫下熔制，均化后將玻璃熔體成型，經(jīng)退火后在一定溫度下進(jìn)行核化和晶化，以獲得晶粒細(xì)小且結(jié)構(gòu)均勻的微晶陶瓷制品。熔融法的最大特點(diǎn)是可沿用任何一種玻璃的成型方法，如壓延、壓制、吹制拉制、澆注等;與通常的陶瓷成型工藝相比，適合自動(dòng)化操作和制備形狀復(fù)雜、尺寸精確的制品。

2燒結(jié)法 燒結(jié)法制備微晶陶瓷的工藝流程如下為：配料→熔制→水淬→粉碎→過篩→成型→燒結(jié)→加工。 燒結(jié)法制備微晶陶瓷不需要通過玻璃形成階段，因此適于高溫熔制的玻璃以及難以形成玻璃的微晶陶瓷的制備，如高溫微晶陶瓷材料等。用該法制備的微晶陶瓷中可存在含量較高的氧化鋯、莫來石、尖晶石等耐高溫晶相。如將MgO-Al2O3-SiO2系統(tǒng)玻璃粉碎后與方鎂石混合燒結(jié)，形成莫來石質(zhì)微晶陶瓷，耐溫高達(dá) 1250℃。此外，燒結(jié)法還有一個(gè)顯著的特點(diǎn)，即玻璃經(jīng)過水淬后，顆粒細(xì)小，比表面積增加，比熔融法制得的玻璃更易于晶化，因而有時(shí)可以不使用晶核劑，也可以制備出性能良好的微晶陶瓷材料。燒結(jié)法制備的微晶陶瓷主要集中在CaO-Al2O3-SiO2，Li2O-Al2O3-SiO2，MgO- Al2O3-SiO2，等系統(tǒng)。

3溶膠-凝膠法 最早是用來制備玻璃的，但近十多年來，一直是玻璃與陶瓷等先進(jìn)材料制備技術(shù)的研究熱點(diǎn)。溶膠-凝膠法的主要優(yōu)點(diǎn)是：(1)可以得到均質(zhì)高純材料;(2)可防止某些組分揮發(fā)并減少污染;(3)其制備溫度比傳統(tǒng)方法低得多，(4)可擴(kuò)展組成范圍，制備傳統(tǒng)方法無法制備的材料，如不能形成玻璃的系統(tǒng)和具有高液相組成的微晶陶瓷。用溶膠-凝膠法制備的微晶陶瓷主要為具有高溫、高強(qiáng)、高韌性以及其它特殊性能的高新技術(shù)材料。

4強(qiáng)韌化技術(shù) 為了獲得力學(xué)性能優(yōu)良的材料，可在微晶陶瓷制備過程中采用一些特珠工藝，如表面涂層和離子交換法等工藝方法。其中表面涂層適用于高膨脹系數(shù)的微晶陶瓷，強(qiáng)化后的材料強(qiáng)度可提高3～5倍，對于低膨脹的微晶陶瓷，一般采用離子交換法。微晶陶瓷的微觀結(jié)構(gòu)對材料的力學(xué)性能有很大影響，采用熱擠壓、溫度梯度等方法使晶體定向生長，可大幅度提高力學(xué)性能。此外，還可以在微晶陶瓷中加入高強(qiáng)度的纖維或晶須制成高強(qiáng)度的復(fù)合材料。

《先進(jìn)陶瓷及無機(jī)非金屬材料》簡介：先進(jìn)陶瓷及無機(jī)非金屬材料在現(xiàn)代工業(yè)和國防建設(shè)中具有廣泛的用途，有些部件的使用甚至是不可替代的?！笆濉逼陂g，國家“863計(jì)劃”在先進(jìn)陶瓷及無機(jī)非金屬材料方向安排了幾十個(gè)課題，包括高品質(zhì)、低成本陶瓷材料規(guī)模化制備技術(shù)、陶瓷纖維制備技術(shù)及其在復(fù)合材料中的應(yīng)用、先進(jìn)結(jié)構(gòu)陶瓷與產(chǎn)品應(yīng)用技術(shù)、大尺寸復(fù)雜形狀陶瓷部件工業(yè)化制備關(guān)鍵技術(shù)、環(huán)境協(xié)調(diào)性建筑材料與制備技術(shù)等，均取得了優(yōu)異的成績。

《先進(jìn)陶瓷及無機(jī)非金屬材料》組織各項(xiàng)目負(fù)責(zé)人和科研骨干結(jié)合自己的研究工作，介紹了本項(xiàng)目研究的國內(nèi)外進(jìn)展和自己的科研成果，包括在應(yīng)用基礎(chǔ)研究、工藝過程研究、裝備研制、產(chǎn)業(yè)化關(guān)鍵技術(shù)研究方面取得的成績。