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1、新型陶瓷的成型及应用,一、新型陶瓷的定义,以精致的高纯天然无机物或人工合成的无机化合物为原料，采用精密控制的加工工艺烧结，具有高强度、高硬度、高韧性、耐腐蚀、导电、绝缘、磁性、透光、半导体以及压电、光电、电光、声光、磁光等优异的性能。,二、新型陶瓷的分类,按化学组成分,依据功能材料,三、新型陶瓷的优缺点,优点： 熔点高、密度小。 化学稳定性好、抗腐蚀、抗氧化。 高强度、高硬度、高刚度、耐磨损。 具有一定的热强性（抗蠕变）。 绝缘性、压电性、半导体性、磁性、电特性。 生物体适应性，催化剂等生物化学的功能。 光学功能及其他一些特殊功能。 缺点： 韧性、塑性很小、塑性变形能力差、易发生脆性破坏。 加
2、工成型性较差,四、新型陶瓷的制备技术,五、新型陶瓷的成型,成型是制备高性能陶瓷及其部件的关 键，其过程中造成的缺陷往往是陶瓷制品的 主要缺陷，且难在烧结过程中去除。新型陶瓷成型需对其进行预处理，成型 技术中有常规的挤压成型、模压成型和可塑 成型（挤塑成型）；先进的注凝成型、直接 凝固注膜成型技术等。,1、预处理,（1）原料预处理：煅烧：去除杂质，去除化学及物理吸附的水分、气分、有机物等， 从而提高纯度、减少烧结收缩，提高合格率，同时形成稳定结晶相。 如-Al2O3- Al2O3。混合：分为干混和湿混。可在球磨机、V形混料机、锥形混料机、酒桶式混料机、螺旋混料机等中进行。塑化：在物料中加入塑化剂
3、使物料具有可塑性。,制粒：粉末过细时，流动性差，装模容积大，不易压 制和充模，需制粒。分为普通制粒、压块制粒和喷雾制粒法。悬浮：通过控制浆料的PH值或通过有机表面活性物质 （阿拉伯树胶、明胶、羧甲基纤维素等）吸附的方法使瘠 性料浆具有悬浮性。 （2）塑化剂选择：根据成型方法、物料性质、制品性能要求、价格及烧结时塑化剂能否排除及其温度范围 等考虑。,2、注凝成型,传统注浆成型+有机化学理论将陶瓷粉料分散于含有有机单体的溶液中，制备成高固相体积 分数的悬浮体（大于50%），然后注入一定形状的模具中，通过大分子原位网状聚合，粉体颗粒聚集，使单体形成负载陶瓷粉体的低粘度载体，通过交联作用形成凝胶。 优
4、点：适合于大多数粉体，便 于操作，成本低。,注凝成型流程,3、其它成型技术,直接凝固注模成型：采用生物酶催化陶瓷浆料的化学反应，使浇注到模具中的高固相含量、低粘度的浆料靠范德华力产生原位凝，凝固的坯体有足够强度可脱模。干压成型（模压成型）：通过粒径配合提高堆积密度，缩小孔隙率。效率高，利于连续生产，尺寸精度高，收缩小，性能好；但是模具磨损大、成本高、坯体密度不均匀，易开裂等。冷等静压成型：坯体致密均匀，不易变形开裂。压滤成型：比注浆法有所进步，但仍然强度较低，易变形，干燥周期长。,塑性成型：加入25-50%（体积分数）的塑化剂， 普遍用于传统陶瓷。挤压成型：污染小，效率高，易于自动化连续生产，
5、 广泛用于管、棒、片、蜂窝、筛格状等制品。注射成型：尺寸精度高，制品形状复杂，适合大批 量生产，但应控制成型工艺和脱排树脂过程。流延成型：可制备具有一定柔韧性的生坯带。可以 制备极为米至几毫米的陶瓷薄片，且可以印刷各种图案 并烧结，自动化程度高。但要避免产生厚度不均、易弯 曲等缺陷。,六、新型陶瓷的烧结方法,低温烧结 热压烧结 气氛烧结 微波烧结 脉冲激光沉积成瓷 磁控溅射沉积成瓷,1、低温烧结,溶入主晶相，增加空位,较低温度下生成液相、 增加粘性流动,2、热压烧结,高温烧结过程中对工件件施加足够机械力,3、微波烧结,优点,内部加热快,快速加热 快速烧结 细化材料组织 ，99% 高效节能,30
6、0/分钟,缺陷：,硬度降低,4、磁控溅射,基本原理：,电场加速电子运动，磁场改变电子的运动方向并束缚和延长电子的运动轨迹,优点：,1、增加电子对工作气体的电离率，有效利用电子能量,2、受正交电磁场束缚的电子只能在能量耗尽时才沉积在基片上,低温高速,5、脉冲激光沉积成瓷,基本原理图,七、新型陶瓷的应用,耐磨性优 良的硬质 特种陶瓷 用途广泛， 目前的工 作主要是 集中在轴 承、切削 刀具方面。,生物陶瓷方面目前正在进行 将氧化铝、磷石炭等用作人 工牙齿、人工骨、人工关节 等研究，这方面的应用引起 人们极大关注。,生物陶瓷骨骼,生物陶瓷牙齿,导热性优良的特种陶瓷极有希望 用作内部装有大规模集成电路和 超大规模集成电路电子器件的散 热片。,陶瓷制作散热片,高强度的陶瓷可用于燃气轮机的燃烧器、叶片、涡轮、套管等；在加工机械上可用于机床身、轴承、燃烧喷嘴等。,陶瓷轴承,耐热性能优良的特种陶瓷可望作为超高温材料用于原子能有关的高温结构材料、高温电极材料等。隔热性优良的特种陶瓷可作为新的高温隔热材料，用于高温加热炉、热处理炉、高温反应容器、核反应堆等。具有润滑性的陶瓷如六方晶型氮化硼极为引人注目，目前国外正在加紧研究,高温氧化物结构陶瓷,谢谢观看！,
