陶瓷材料制備~~

1、華 東 師 范 大 學(xué)陶瓷坯料的制備陶瓷坯料的制備成型成型釉制備及施釉釉制備及施釉干燥干燥燒成燒成三、陶瓷基復(fù)合材料的制備三、陶瓷基復(fù)合材料的制備華 東 師 范 大 學(xué)華 東 師 范 大 學(xué)華 東 師 范 大 學(xué)華 東 師 范 大 學(xué)華 東 師 范 大 學(xué)現(xiàn)代陶瓷的分類(lèi)現(xiàn)代陶瓷的分類(lèi) 結(jié)構(gòu)陶瓷結(jié)構(gòu)陶瓷主要利用其熱、機(jī)械、化學(xué)等主要利用其熱、機(jī)械、化學(xué)等功能，有耐磨損材料、高強(qiáng)度材料、耐熱材功能，有耐磨損材料、高強(qiáng)度材料、耐熱材料，硬質(zhì)材料、耐沖擊材料、低膨脹材料、料，硬質(zhì)材料、耐沖擊材料、低膨脹材料、隔熱材料等結(jié)構(gòu)材料。隔熱材料等結(jié)構(gòu)材料。功能陶瓷功能陶瓷利用其電、磁、聲、光、催化、利用其電、

2、磁、聲、光、催化、生物化學(xué)等功能，其中最主要的是絕緣材料、生物化學(xué)等功能，其中最主要的是絕緣材料、電介質(zhì)材料、壓電材料、磁性材料、半導(dǎo)體電介質(zhì)材料、壓電材料、磁性材料、半導(dǎo)體材料和透光性陶瓷等電子材料、具有生物化材料和透光性陶瓷等電子材料、具有生物化學(xué)功能的生物醫(yī)用材料、抗菌陶瓷材料等學(xué)功能的生物醫(yī)用材料、抗菌陶瓷材料等。華 東 師 范 大 學(xué)華 東 師 范 大 學(xué)華 東 師 范 大 學(xué)華 東 師 范 大 學(xué) 華 東 師 范 大 學(xué)傳統(tǒng)陶瓷和特種陶瓷的主要區(qū)別傳統(tǒng)陶瓷和特種陶瓷的主要區(qū)別 華 東 師 范 大 學(xué) 華 東 師 范 大 學(xué) 華 東 師 范 大 學(xué) 華 東 師 范 大 學(xué) 5. 燒成

3、 4. 干燥 3. 釉制備及施釉 2. 成型1.陶瓷坯料的制備二、陶瓷材料的制備工藝二、陶瓷材料的制備工藝華 東 師 范 大 學(xué) 坯料是指將陶瓷原料經(jīng)篩選、破碎等工序后進(jìn)坯料是指將陶瓷原料經(jīng)篩選、破碎等工序后進(jìn)行配料，再經(jīng)混合、細(xì)磨等工序后得到的具有行配料，再經(jīng)混合、細(xì)磨等工序后得到的具有成型性能的多組分混合物。成型性能的多組分混合物。 坯料的制備過(guò)程可大致分為原料處理、配料、坯料的制備過(guò)程可大致分為原料處理、配料、混合制備三部分?；旌现苽淙糠?。2.12.1、陶瓷坯料的制備、陶瓷坯料的制備 華 東 師 范 大 學(xué)（1） 原料處理原料處理 a、預(yù)燒、預(yù)燒對(duì)原料進(jìn)行的預(yù)先燒制對(duì)原料進(jìn)行的預(yù)先燒制

4、 b、精選、精選對(duì)原料進(jìn)行分離，提純，除去原料中的各種對(duì)原料進(jìn)行分離，提純，除去原料中的各種雜質(zhì)（尤其含鐵雜質(zhì)），使之在化學(xué)組成、礦物組成、雜質(zhì)（尤其含鐵雜質(zhì)），使之在化學(xué)組成、礦物組成、顆粒尺寸上更符合原料的質(zhì)量要求顆粒尺寸上更符合原料的質(zhì)量要求 。 物理方法物理方法：水選、篩選、磁選、超聲波選：水選、篩選、磁選、超聲波選 化學(xué)方法化學(xué)方法：溶解法、升華法：溶解法、升華法 物理化學(xué)方法物理化學(xué)方法：電解法、浮選法：電解法、浮選法 華 東 師 范 大 學(xué)( 2 ) 配配 料料 根據(jù)根據(jù)制品的化學(xué)性能制品的化學(xué)性能要求、生產(chǎn)工藝確定坯料要求、生產(chǎn)工藝確定坯料的組成；的組成； 根據(jù)根據(jù)原料的性質(zhì)原

5、料的性質(zhì)選擇合適的原料；選擇合適的原料； 根據(jù)根據(jù)特定的方法特定的方法（如成分滿足法）確定配方。（如成分滿足法）確定配方。 華 東 師 范 大 學(xué) (3)(3)混合制備混合制備 a a、粉碎、粉碎 粒度分析、比表面測(cè)定和粒度分析、比表面測(cè)定和X X射線衍射技術(shù)射線衍射技術(shù) 影響研磨效果的因素：研磨工藝和設(shè)備、研影響研磨效果的因素：研磨工藝和設(shè)備、研磨時(shí)間、強(qiáng)度和研磨介質(zhì)。磨時(shí)間、強(qiáng)度和研磨介質(zhì)。華 東 師 范 大 學(xué) b b、脫水、脫水 注漿料的含水量為注漿料的含水量為303035%35%時(shí)才能澆注成型時(shí)才能澆注成型 可塑泥料是采用壓濾機(jī)脫水至含水量為可塑泥料是采用壓濾機(jī)脫水至含水量為2020

6、25 25 壓制粉料可分為：壓制粉料可分為： 濕法壓制粉料：含水量濕法壓制粉料：含水量8 81515； 干法壓制粉料：含水量干法壓制粉料：含水量3 37 7 脫水操作：壓濾脫水法脫水操作：壓濾脫水法 、噴霧干燥技術(shù)、噴霧干燥技術(shù) 華 東 師 范 大 學(xué) （4 4）、陳腐與練泥）、陳腐與練泥（a a）陳腐）陳腐 所謂陳腐就是把泥餅置于避光、空氣不流通的室內(nèi)或所謂陳腐就是把泥餅置于避光、空氣不流通的室內(nèi)或密閉容器內(nèi)，保持一段時(shí)間，該工藝也叫困料。因料室內(nèi)密閉容器內(nèi)，保持一段時(shí)間，該工藝也叫困料。因料室內(nèi)溫度應(yīng)保持在溫度應(yīng)保持在2020左右，相對(duì)濕度要求在左右，相對(duì)濕度要求在80%-90%80%-9

7、0%。坯料。坯料在困制過(guò)程中，在毛細(xì)管的作用下，水分分布漸趨均勻。在困制過(guò)程中，在毛細(xì)管的作用下，水分分布漸趨均勻。坯料困制時(shí)間越長(zhǎng)，水分分布就越均勻，其成型性也就越坯料困制時(shí)間越長(zhǎng)，水分分布就越均勻，其成型性也就越好。一般困料時(shí)間為好。一般困料時(shí)間為1010天左右。天左右。華 東 師 范 大 學(xué) （b b）練泥）練泥 經(jīng)過(guò)壓濾得到的泥餅和困料得到的坯料的組織疏松經(jīng)過(guò)壓濾得到的泥餅和困料得到的坯料的組織疏松且不均勻，含有大量的氣泡。這樣既降低了坯料的可塑且不均勻，含有大量的氣泡。這樣既降低了坯料的可塑性，難以擠壓成型，通常采用真空練泥機(jī)多次練泥的方性，難以擠壓成型，通常采用真空練泥機(jī)多次練泥的

8、方法，排除泥餅中的殘留空氣，提高泥料的致密度和可塑法，排除泥餅中的殘留空氣，提高泥料的致密度和可塑性，并使泥料組織均勻，改善成形性能，提高干燥強(qiáng)度性，并使泥料組織均勻，改善成形性能，提高干燥強(qiáng)度和成瓷后的機(jī)械強(qiáng)度。和成瓷后的機(jī)械強(qiáng)度。 華 東 師 范 大 學(xué)華 東 師 范 大 學(xué) 華 東 師 范 大 學(xué) 華 東 師 范 大 學(xué) 華 東 師 范 大 學(xué) 華 東 師 范 大 學(xué) 華 東 師 范 大 學(xué) 華 東 師 范 大 學(xué) 球磨機(jī)粉碎物料時(shí)筒體內(nèi)裝有物料、研磨球磨機(jī)粉碎物料時(shí)筒體內(nèi)裝有物料、研磨體和水。它是依靠研磨體（球石）對(duì)原料的體和水。它是依靠研磨體（球石）對(duì)原料的摩擦、摩擦、撞擊撞擊作用及

9、原料與球磨機(jī)筒壁的作用及原料與球磨機(jī)筒壁的摩擦作用摩擦作用而進(jìn)行而進(jìn)行粉碎的。粉碎的。華 東 師 范 大 學(xué)瀉落式瀉落式運(yùn)動(dòng)狀態(tài)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)拋落式拋落式運(yùn)動(dòng)狀態(tài)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)離心式離心式運(yùn)動(dòng)狀態(tài)運(yùn)動(dòng)狀態(tài) 華 東 師 范 大 學(xué) 碰撞、擠壓及研磨，產(chǎn)品粒度可細(xì)至數(shù)微米。碰撞、擠壓及研磨，產(chǎn)品粒度可細(xì)至數(shù)微米。 特點(diǎn)：特點(diǎn)：適應(yīng)性強(qiáng)，可用于干磨也可用于濕磨；可以粉碎適應(yīng)性強(qiáng)，可用于干磨也可用于濕磨；可以粉碎各種軟的及硬的物料；可以得到較細(xì)的產(chǎn)品，干法可將各種軟的及硬的物料；可以得到較細(xì)的產(chǎn)品，干法可將最大粒徑最大粒徑 為為1-2mm1-2mm的物料磨至的物料磨至2um2um，濕法可粉磨至，濕法可粉磨至5-5

10、-0.1um0.1um； 華 東 師 范 大 學(xué) 華 東 師 范 大 學(xué) 原理原理:筒體內(nèi)填充一定的磨礦介質(zhì)，螺旋攪筒體內(nèi)填充一定的磨礦介質(zhì)，螺旋攪拌器作緩慢旋轉(zhuǎn)，拌器作緩慢旋轉(zhuǎn)，磨礦介質(zhì)和物料在筒體磨礦介質(zhì)和物料在筒體內(nèi)作整體的多維循環(huán)運(yùn)動(dòng)和自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，物內(nèi)作整體的多維循環(huán)運(yùn)動(dòng)和自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，物料在磨礦介質(zhì)重量壓力與旋回轉(zhuǎn)共同產(chǎn)生料在磨礦介質(zhì)重量壓力與旋回轉(zhuǎn)共同產(chǎn)生的摩擦、擠壓、剪切和沖擊力的作用下，的摩擦、擠壓、剪切和沖擊力的作用下，被有效地粉碎。被有效地粉碎?？捎糜诟煞ê蜐穹üに?，可用于干法和濕法工藝，在干法工藝中常與空氣分級(jí)機(jī)構(gòu)成閉路流在干法工藝中常與空氣分級(jí)機(jī)構(gòu)成閉路流程，產(chǎn)品粒度可小于程

11、，產(chǎn)品粒度可小于3um。濕法工藝多采。濕法工藝多采用開(kāi)路流程，產(chǎn)量較高，產(chǎn)品粒度一般小用開(kāi)路流程，產(chǎn)量較高，產(chǎn)品粒度一般小于于56um。 華 東 師 范 大 學(xué) 華 東 師 范 大 學(xué) 將溶劑中的水蒸發(fā)逸出將溶劑中的水蒸發(fā)逸出, ,使溶液處于過(guò)飽和狀態(tài)使溶液處于過(guò)飽和狀態(tài), ,從而使晶體生長(zhǎng)有足夠驅(qū)動(dòng)力的晶體生長(zhǎng)法。溶液蒸發(fā)法從而使晶體生長(zhǎng)有足夠驅(qū)動(dòng)力的晶體生長(zhǎng)法。溶液蒸發(fā)法將溶液制成小滴后進(jìn)行快速蒸發(fā)得到粉體的方法，為了在將溶液制成小滴后進(jìn)行快速蒸發(fā)得到粉體的方法，為了在溶劑蒸發(fā)過(guò)程中保持溶液的均勻性，使液滴內(nèi)組分偏析最溶劑蒸發(fā)過(guò)程中保持溶液的均勻性，使液滴內(nèi)組分偏析最小，必須將溶液分散成極

12、微小的液滴，而且應(yīng)迅速進(jìn)行蒸小，必須將溶液分散成極微小的液滴，而且應(yīng)迅速進(jìn)行蒸發(fā)。發(fā)。的目的和意義的目的和意義 華 東 師 范 大 學(xué) 華 東 師 范 大 學(xué)2.22.2、成、成 型型 華 東 師 范 大 學(xué) a.a.可塑成型可塑成型 可塑成型是利用模具或刀具等工藝裝備運(yùn)動(dòng)造成的可塑成型是利用模具或刀具等工藝裝備運(yùn)動(dòng)造成的壓力、剪力或擠壓力等外力，對(duì)具有可塑性坯料進(jìn)壓力、剪力或擠壓力等外力，對(duì)具有可塑性坯料進(jìn)行加工，迫使材料在外力作用下發(fā)生可塑變形而制行加工，迫使材料在外力作用下發(fā)生可塑變形而制成坯體的方法。成坯體的方法。 可塑成型方法有可塑成型方法有旋壓成形旋壓成形，滾壓成形滾壓成形，塑壓成

13、形塑壓成形、注塑成形注塑成形和和軋膜成形軋膜成形等集中類(lèi)型。等集中類(lèi)型。（1 1）普通成型方法）普通成型方法 華 東 師 范 大 學(xué) 華 東 師 范 大 學(xué)旋壓是一種綜合了鍛造、擠壓、拉伸、彎曲、環(huán)軋、旋壓是一種綜合了鍛造、擠壓、拉伸、彎曲、環(huán)軋、橫軋和滾擠等工藝特點(diǎn)的少無(wú)切削加工的先進(jìn)工藝，將金橫軋和滾擠等工藝特點(diǎn)的少無(wú)切削加工的先進(jìn)工藝，將金屬筒坯、平板毛坯或預(yù)制坯用尾頂頂緊在旋壓機(jī)芯模上，屬筒坯、平板毛坯或預(yù)制坯用尾頂頂緊在旋壓機(jī)芯模上，由主軸帶動(dòng)芯棒和坯料旋轉(zhuǎn)，同時(shí)旋壓輪從毛坯一側(cè)將材由主軸帶動(dòng)芯棒和坯料旋轉(zhuǎn)，同時(shí)旋壓輪從毛坯一側(cè)將材料擠壓在旋轉(zhuǎn)的芯模上，使材料產(chǎn)生逐點(diǎn)連續(xù)的塑性變形，

14、料擠壓在旋轉(zhuǎn)的芯模上，使材料產(chǎn)生逐點(diǎn)連續(xù)的塑性變形，從而獲得各種母線形狀的空心旋轉(zhuǎn)體零件。旋壓工藝的加從而獲得各種母線形狀的空心旋轉(zhuǎn)體零件。旋壓工藝的加工原理如圖工原理如圖2-12-1 華 東 師 范 大 學(xué) 華 東 師 范 大 學(xué) 塑壓成型是將含水量塑壓成型是將含水量20%20%左右的可塑坯料，置于左右的可塑坯料，置于特殊的模型內(nèi)，用金屬或石膏模頭加壓而成型粗坯的一特殊的模型內(nèi)，用金屬或石膏模頭加壓而成型粗坯的一種方法。這種成型方法已成功地用于壓制魚(yú)盤(pán)等異型產(chǎn)種方法。這種成型方法已成功地用于壓制魚(yú)盤(pán)等異型產(chǎn)品。品。華 東 師 范 大 學(xué) 塑件的注塑成型工藝過(guò)程主要包括填充塑件的注塑成型工藝過(guò)

15、程主要包括填充保壓保壓冷卻冷卻脫模等脫模等4個(gè)階段，這個(gè)階段，這4個(gè)階段直接決定著個(gè)階段直接決定著制品的成型質(zhì)量，而且這制品的成型質(zhì)量，而且這4個(gè)階段是一個(gè)完整的連續(xù)過(guò)程。個(gè)階段是一個(gè)完整的連續(xù)過(guò)程。華 東 師 范 大 學(xué) 注漿成形法是指將具有流動(dòng)性的液態(tài)泥漿注入多孔注漿成形法是指將具有流動(dòng)性的液態(tài)泥漿注入多孔模型內(nèi)（石膏模，多孔樹(shù)脂模等）。借助模型的吸模型內(nèi)（石膏模，多孔樹(shù)脂模等）。借助模型的吸水的能力，泥漿脫水、硬化，經(jīng)脫模獲得一定形狀水的能力，泥漿脫水、硬化，經(jīng)脫模獲得一定形狀的坯體的過(guò)程。的坯體的過(guò)程。 注漿成形法的適應(yīng)性較強(qiáng)，能得到各種結(jié)構(gòu)、形狀注漿成形法的適應(yīng)性較強(qiáng)，能得到各種結(jié)構(gòu)

16、、形狀的坯體。根據(jù)成形壓力的大小和方式不同，分為的坯體。根據(jù)成形壓力的大小和方式不同，分為基基本注漿法本注漿法、強(qiáng)化注漿法強(qiáng)化注漿法、熱壓鑄成形法熱壓鑄成形法和和流延法流延法等等。 華 東 師 范 大 學(xué) 其基本原理是利用石蠟受熱熔化和遇冷凝固的其基本原理是利用石蠟受熱熔化和遇冷凝固的特點(diǎn)，將無(wú)可塑性的瘠性陶瓷粉料與熱石蠟液均勻混特點(diǎn)，將無(wú)可塑性的瘠性陶瓷粉料與熱石蠟液均勻混合形成可流動(dòng)的漿料，在一定壓力下注入金屬模具中合形成可流動(dòng)的漿料，在一定壓力下注入金屬模具中成型，冷卻待蠟漿凝固后脫模取出成型好的坯體。坯成型，冷卻待蠟漿凝固后脫模取出成型好的坯體。坯體經(jīng)適當(dāng)修整，埋入吸附劑中加熱進(jìn)行脫蠟

17、處理，然體經(jīng)適當(dāng)修整，埋入吸附劑中加熱進(jìn)行脫蠟處理，然后再脫蠟坯體燒結(jié)成最終制品。后再脫蠟坯體燒結(jié)成最終制品。華 東 師 范 大 學(xué) 華 東 師 范 大 學(xué) 壓制成形是將含有一定水分的粒狀粉料填充到模具壓制成形是將含有一定水分的粒狀粉料填充到模具中，使其在壓力下成為具有一定形狀和強(qiáng)度的陶瓷中，使其在壓力下成為具有一定形狀和強(qiáng)度的陶瓷坯體的成形方法。坯體的成形方法。根據(jù)粉料中含水量的多少可分為：根據(jù)粉料中含水量的多少可分為：干壓成形（水含量小于干壓成形（水含量小于7 7）、半干壓成形（水含）、半干壓成形（水含量量7 71515）、特殊的壓制成形方法（如等靜壓法，）、特殊的壓制成形方法（如等靜壓法

18、，水含量可低于水含量可低于3 3）。）。 華 東 師 范 大 學(xué) 高純度粉體屬于瘠性材料，用傳統(tǒng)工藝無(wú)法使之成高純度粉體屬于瘠性材料，用傳統(tǒng)工藝無(wú)法使之成型。首先，通過(guò)加入一定量的型。首先，通過(guò)加入一定量的表面活性劑表面活性劑，改變粉體表面，改變粉體表面性質(zhì)，包括改變顆粒表面吸附性能，改變粉體顆粒形狀，性質(zhì)，包括改變顆粒表面吸附性能，改變粉體顆粒形狀，從而減少超細(xì)粉的團(tuán)聚效應(yīng)，使之均勻分布；加入從而減少超細(xì)粉的團(tuán)聚效應(yīng)，使之均勻分布；加入潤(rùn)滑劑潤(rùn)滑劑減少顆粒之間及顆粒與模具表面的摩擦；加入減少顆粒之間及顆粒與模具表面的摩擦；加入黏合劑黏合劑增強(qiáng)增強(qiáng)粉料的粘結(jié)強(qiáng)度。將粉體進(jìn)行上述預(yù)處理后裝入模具

19、，用粉料的粘結(jié)強(qiáng)度。將粉體進(jìn)行上述預(yù)處理后裝入模具，用壓機(jī)或?qū)Ｓ酶蓧撼尚蜋C(jī)以一定壓力和壓制方式使粉料成為壓機(jī)或?qū)Ｓ酶蓧撼尚蜋C(jī)以一定壓力和壓制方式使粉料成為致密坯體致密坯體華 東 師 范 大 學(xué) 在配料中加入較少水分（在配料中加入較少水分（7 79%9%），拌勻并在較），拌勻并在較高的壓力下壓制或搗打成型。制品尺寸準(zhǔn)確，機(jī)械強(qiáng)度高的壓力下壓制或搗打成型。制品尺寸準(zhǔn)確，機(jī)械強(qiáng)度高。高。 華 東 師 范 大 學(xué) 成形設(shè)備：成形設(shè)備：多為摩擦螺旋壓力機(jī)或液壓機(jī)。多為摩擦螺旋壓力機(jī)或液壓機(jī)。 壓制機(jī)理：壓制機(jī)理：較大的壓力，將粉末狀坯料在模具內(nèi)壓制成形。較大的壓力，將粉末狀坯料在模具內(nèi)壓制成形。 主要工

20、藝參數(shù)：主要工藝參數(shù)：成形壓力、加壓速度成形壓力、加壓速度 華 東 師 范 大 學(xué) 將粉末裝在合適的模具中，將裝壓模放在一定將粉末裝在合適的模具中，將裝壓模放在一定的傳壓介質(zhì)內(nèi)，使其各個(gè)方向均勻受壓而成形的傳壓介質(zhì)內(nèi)，使其各個(gè)方向均勻受壓而成形的方法叫等靜壓。傳遞壓力的介質(zhì)有液體，氣的方法叫等靜壓。傳遞壓力的介質(zhì)有液體，氣體，固體。體，固體。 理論基礎(chǔ)理論基礎(chǔ)根據(jù)帕斯卡原理關(guān)于液體傳遞壓根據(jù)帕斯卡原理關(guān)于液體傳遞壓強(qiáng)的規(guī)律：加在密閉液體上的壓強(qiáng)，能夠大小強(qiáng)的規(guī)律：加在密閉液體上的壓強(qiáng)，能夠大小不變的被液體向各個(gè)方向傳遞不變的被液體向各個(gè)方向傳遞(2)(2)等靜壓成形法等靜壓成形法 華 東 師

21、范 大 學(xué) 無(wú)模制造成形技術(shù)實(shí)際上由兩部分構(gòu)成：無(wú)模制造成形技術(shù)實(shí)際上由兩部分構(gòu)成： 一是用于計(jì)算機(jī)圖形處理和象素信息輸出的計(jì)算機(jī)一是用于計(jì)算機(jī)圖形處理和象素信息輸出的計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)，軟件系統(tǒng)， 二是用于接收計(jì)算機(jī)輸出指令并將數(shù)字命令轉(zhuǎn)換成二是用于接收計(jì)算機(jī)輸出指令并將數(shù)字命令轉(zhuǎn)換成實(shí)際的陶瓷成形單元的外圍輸出設(shè)備和技術(shù)。實(shí)際的陶瓷成形單元的外圍輸出設(shè)備和技術(shù)。 相關(guān)的外用輸出設(shè)備及技術(shù)是實(shí)現(xiàn)無(wú)模制造的關(guān)鍵，相關(guān)的外用輸出設(shè)備及技術(shù)是實(shí)現(xiàn)無(wú)模制造的關(guān)鍵，針對(duì)不同的材料體系和不同的輸出方法，已逐漸形針對(duì)不同的材料體系和不同的輸出方法，已逐漸形成了各具特色的無(wú)模制造方法。成了各具特色的無(wú)模制造方法

22、。 (3)(3)微機(jī)控制無(wú)模具成形方法微機(jī)控制無(wú)模具成形方法 華 東 師 范 大 學(xué)微機(jī)控制無(wú)模具成形方法微機(jī)控制無(wú)模具成形方法 無(wú)模制造過(guò)程無(wú)模制造過(guò)程 華 東 師 范 大 學(xué) 利用原位凝固劑催化漿料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而產(chǎn)生原利用原位凝固劑催化漿料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而產(chǎn)生原位凝固的一種方法。位凝固的一種方法。 傳統(tǒng)方法：密度不均勻，容易分層；產(chǎn)生缺陷等傳統(tǒng)方法：密度不均勻，容易分層；產(chǎn)生缺陷等 原位凝固注模成形法基本上克服了上述方法中的原位凝固注模成形法基本上克服了上述方法中的缺陷。該方法可成形大尺寸復(fù)雜形狀的部件，其缺陷。該方法可成形大尺寸復(fù)雜形狀的部件，其坯體密度高且均勻，具有足夠的脫模強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)坯

23、體密度高且均勻，具有足夠的脫模強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)了凝固時(shí)間的可控性。了凝固時(shí)間的可控性。 (4)(4)原位凝固成形方法原位凝固成形方法 華 東 師 范 大 學(xué) 釉是指覆蓋在陶瓷坯體表面上的一層很薄的均勻的玻璃態(tài)釉是指覆蓋在陶瓷坯體表面上的一層很薄的均勻的玻璃態(tài)物質(zhì)。物質(zhì)。 陶瓷坯體表面的釉層，從外觀來(lái)說(shuō)，使陶瓷具有平滑而光陶瓷坯體表面的釉層，從外觀來(lái)說(shuō)，使陶瓷具有平滑而光澤的表面，增加了陶瓷的美觀；從機(jī)械性能來(lái)說(shuō)，正確配合的澤的表面，增加了陶瓷的美觀；從機(jī)械性能來(lái)說(shuō)，正確配合的釉層可以增加陶瓷的強(qiáng)度與表面硬度，同時(shí)還可以使陶瓷的電釉層可以增加陶瓷的強(qiáng)度與表面硬度，同時(shí)還可以使陶瓷的電絕緣性能、抗化學(xué)侵

24、蝕性能有所提高。平滑而光澤的表面，不絕緣性能、抗化學(xué)侵蝕性能有所提高。平滑而光澤的表面，不僅增加美觀，而且就日用瓷來(lái)說(shuō)，為飲用器皿的洗滌清潔提供僅增加美觀，而且就日用瓷來(lái)說(shuō)，為飲用器皿的洗滌清潔提供了方便條件了方便條件。2.32.3、釉制備及施釉、釉制備及施釉 華 東 師 范 大 學(xué)(1)(1)釉的分類(lèi)釉的分類(lèi) 華 東 師 范 大 學(xué)1 1、玻璃形成劑：、玻璃形成劑：形成玻璃的主要氧化物在釉層中形成玻璃的主要氧化物在釉層中以多面體的形式相互結(jié)合為連續(xù)網(wǎng)絡(luò)，又稱(chēng)為網(wǎng)以多面體的形式相互結(jié)合為連續(xù)網(wǎng)絡(luò)，又稱(chēng)為網(wǎng)絡(luò)形成劑。絡(luò)形成劑。2 2、助熔劑：、助熔劑：在釉料熔化過(guò)程中能促進(jìn)高溫化學(xué)反在釉料熔化過(guò)

25、程中能促進(jìn)高溫化學(xué)反應(yīng)，加速高熔點(diǎn)晶體（如應(yīng)，加速高熔點(diǎn)晶體（如SiOSiO2 2）結(jié)構(gòu)鍵的斷裂和）結(jié)構(gòu)鍵的斷裂和生成低共熔點(diǎn)的化合物。同時(shí)還起調(diào)整釉層物理生成低共熔點(diǎn)的化合物。同時(shí)還起調(diào)整釉層物理化學(xué)性質(zhì)的作用。化學(xué)性質(zhì)的作用。 (2)(2)釉釉 組組 成成 華 東 師 范 大 學(xué)3 3、乳濁劑：、乳濁劑：它是保證釉層有足夠覆蓋能力的它是保證釉層有足夠覆蓋能力的成分成分, ,也就是保證燒成時(shí)熔體析出的晶體、氣也就是保證燒成時(shí)熔體析出的晶體、氣體或分散粒子出現(xiàn)折射率的差別，引起光線散體或分散粒子出現(xiàn)折射率的差別，引起光線散射產(chǎn)生乳濁的化合物射產(chǎn)生乳濁的化合物。4 4、著色劑：、著色劑：使釉層吸

26、收可見(jiàn)光波，從而呈現(xiàn)使釉層吸收可見(jiàn)光波，從而呈現(xiàn)不同顏色。不同顏色。5 5、其他輔助劑：、其他輔助劑：為了提高釉面質(zhì)量、改善釉為了提高釉面質(zhì)量、改善釉層物化性能，控制釉漿性能層物化性能，控制釉漿性能( (如懸浮性、與坯如懸浮性、與坯體的粘附性體的粘附性) )等而加入。等而加入。 華 東 師 范 大 學(xué) 釉料在加熱過(guò)程中將發(fā)生一系列復(fù)雜的物理化釉料在加熱過(guò)程中將發(fā)生一系列復(fù)雜的物理化學(xué)反應(yīng)，如脫水、固相反應(yīng)、碳酸鹽和硫酸鹽分解、學(xué)反應(yīng)，如脫水、固相反應(yīng)、碳酸鹽和硫酸鹽分解、部分原料熔化并生成共熔體、熔融物相互溶解、部部分原料熔化并生成共熔體、熔融物相互溶解、部分原料揮發(fā)和坯釉間的相互反應(yīng)等。在反

27、應(yīng)的同時(shí)，分原料揮發(fā)和坯釉間的相互反應(yīng)等。在反應(yīng)的同時(shí)，釉料開(kāi)始燒結(jié)、熔化并在坯體上鋪展為光滑釉面。釉料開(kāi)始燒結(jié)、熔化并在坯體上鋪展為光滑釉面。(3)(3)釉層的形成釉層的形成 華 東 師 范 大 學(xué) 排除坯體中水分的工藝過(guò)程稱(chēng)為排除坯體中水分的工藝過(guò)程稱(chēng)為“干燥干燥”。 干燥的目的：干燥的目的：S除去坯體中所含的一部分水分，使坯體具有除去坯體中所含的一部分水分，使坯體具有一定的強(qiáng)度；一定的強(qiáng)度；S提高坯體吸附釉層能力；提高坯體吸附釉層能力；S縮短燒成周期，提高窯爐的周轉(zhuǎn)率，降低燃縮短燒成周期，提高窯爐的周轉(zhuǎn)率，降低燃料消耗。料消耗。 2.42.4、干燥、干燥 華 東 師 范 大 學(xué)1.1.熱

28、空氣干燥法熱空氣干燥法 熱源及加熱原理熱源及加熱原理 以熱空氣為熱源，熱空氣通過(guò)對(duì)流傳熱以熱空氣為熱源，熱空氣通過(guò)對(duì)流傳熱將熱量傳給坯體，熱量由表及里傳遞，水分由將熱量傳給坯體，熱量由表及里傳遞，水分由里及表擴(kuò)散。里及表擴(kuò)散。 應(yīng)用范圍與特點(diǎn)應(yīng)用范圍與特點(diǎn) 熱量傳遞方向與水分?jǐn)U散方向相反，干熱量傳遞方向與水分?jǐn)U散方向相反，干燥效率低，設(shè)備簡(jiǎn)單，熱源易得便于控制，適燥效率低，設(shè)備簡(jiǎn)單，熱源易得便于控制，適合傳統(tǒng)陶瓷小件產(chǎn)品的干燥。合傳統(tǒng)陶瓷小件產(chǎn)品的干燥。 華 東 師 范 大 學(xué)干燥方法干燥方法 2.2.共頻電干燥法共頻電干燥法 熱源及加熱原理熱源及加熱原理 熱源為共頻電流，當(dāng)共頻電流通過(guò)濕坯，

29、熱源為共頻電流，當(dāng)共頻電流通過(guò)濕坯，坯內(nèi)產(chǎn)生的熱量使水分蒸發(fā)。坯內(nèi)產(chǎn)生的熱量使水分蒸發(fā)。 應(yīng)用范圍與特點(diǎn)應(yīng)用范圍與特點(diǎn) 坯體內(nèi)外同時(shí)加熱，受熱均勻，熱濕擴(kuò)散坯體內(nèi)外同時(shí)加熱，受熱均勻，熱濕擴(kuò)散方向一致，干燥效率高，熱損耗少，設(shè)備簡(jiǎn)單方向一致，干燥效率高，熱損耗少，設(shè)備簡(jiǎn)單且易控制，適合大件厚坯制品干燥。且易控制，適合大件厚坯制品干燥。 華 東 師 范 大 學(xué)干燥方法干燥方法 3.3.微波干燥法微波干燥法 熱源及加熱原理熱源及加熱原理 以高頻率長(zhǎng)波長(zhǎng)的電磁波為熱源，通過(guò)以高頻率長(zhǎng)波長(zhǎng)的電磁波為熱源，通過(guò)微波輻射坯體使其內(nèi)部極性水分子劇烈運(yùn)動(dòng)并微波輻射坯體使其內(nèi)部極性水分子劇烈運(yùn)動(dòng)并摩擦生熱使水分

30、排除摩擦生熱使水分排除。 應(yīng)用范圍與特點(diǎn)應(yīng)用范圍與特點(diǎn) 坯體內(nèi)外同時(shí)加熱，快速加熱均勻，熱坯體內(nèi)外同時(shí)加熱，快速加熱均勻，熱濕擴(kuò)散方向一致；干燥效率和質(zhì)量高；設(shè)備體濕擴(kuò)散方向一致；干燥效率和質(zhì)量高；設(shè)備體小輕巧，易自控，但費(fèi)用高，電耗大，需避免小輕巧，易自控，但費(fèi)用高，電耗大，需避免微波輻射損害，他的使用范圍較廣微波輻射損害，他的使用范圍較廣。 華 東 師 范 大 學(xué)干燥方法干燥方法 4.4.紅外干燥法紅外干燥法 熱源及加熱原理熱源及加熱原理 使用短波長(zhǎng)的遠(yuǎn)紅外線做熱源，當(dāng)坯體使用短波長(zhǎng)的遠(yuǎn)紅外線做熱源，當(dāng)坯體吸收紅外線后改變并加劇坯內(nèi)水分子的振動(dòng)和吸收紅外線后改變并加劇坯內(nèi)水分子的振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)

31、，坯體溫度升高，水分排除。轉(zhuǎn)動(dòng)，坯體溫度升高，水分排除。 應(yīng)用范圍與特點(diǎn)應(yīng)用范圍與特點(diǎn) 其主要特點(diǎn)與微波干燥類(lèi)似，不同的是其主要特點(diǎn)與微波干燥類(lèi)似，不同的是設(shè)備造價(jià)低設(shè)備造價(jià)低。 華 東 師 范 大 學(xué)干燥方法干燥方法 2.52.5、燒成、燒成 華 東 師 范 大 學(xué)冷卻階段(燒成溫度-室溫)中溫階段（300-950）低溫階段（室溫-300）坯體水分蒸發(fā)期坯體水分蒸發(fā)期氧化分解及晶型轉(zhuǎn)化期氧化分解及晶型轉(zhuǎn)化期?；纱善诓；纱善诟邷仉A段（950-最高燒成溫度）急冷階段、緩冷階段急冷階段、緩冷階段燒成過(guò)程中的物理化學(xué)變化燒成過(guò)程中的物理化學(xué)變化華 東 師 范 大 學(xué)粉料粒度鹽類(lèi)選擇及煅燒條件添加

32、劑燒結(jié)溫度及保溫時(shí)間成型壓力氣氛影響因素?zé)蛇^(guò)程的影響因素?zé)蛇^(guò)程的影響因素華 東 師 范 大 學(xué) 華 東 師 范 大 學(xué) 華 東 師 范 大 學(xué) 華 東 師 范 大 學(xué) 華 東 師 范 大 學(xué)適當(dāng)?shù)谋乜梢耘懦龤饪?，促進(jìn)致密化，適當(dāng)?shù)谋乜梢耘懦龤饪祝龠M(jìn)致密化，但過(guò)長(zhǎng)的保溫時(shí)間非但不會(huì)促進(jìn)致密，反而由但過(guò)長(zhǎng)的保溫時(shí)間非但不會(huì)促進(jìn)致密，反而由于晶粒異常長(zhǎng)大而使致密度下降，坯體變形，于晶粒異常長(zhǎng)大而使致密度下降，坯體變形，有的材料彈性模量與抗壓強(qiáng)度等力學(xué)性能也會(huì)有的材料彈性模量與抗壓強(qiáng)度等力學(xué)性能也會(huì)下降下降 華 東 師 范 大 學(xué) 華 東 師 范 大 學(xué)1.陶瓷基復(fù)合材料的簡(jiǎn)介陶瓷基復(fù)合材料

33、的簡(jiǎn)介 現(xiàn)代陶瓷材料具有現(xiàn)代陶瓷材料具有、及及重量輕重量輕等許多優(yōu)良的性能。等許多優(yōu)良的性能。 但是，陶瓷材料同時(shí)也具有致命的缺但是，陶瓷材料同時(shí)也具有致命的缺點(diǎn)，即點(diǎn)，即，這一弱點(diǎn)正是目前陶瓷材料的使用受到很大，這一弱點(diǎn)正是目前陶瓷材料的使用受到很大限制的主要原因。限制的主要原因。 因此，陶瓷材料的韌性化問(wèn)題便成了近年來(lái)陶瓷工作因此，陶瓷材料的韌性化問(wèn)題便成了近年來(lái)陶瓷工作者們研究的一個(gè)重點(diǎn)問(wèn)題?，F(xiàn)在這方面的研究已取得了初者們研究的一個(gè)重點(diǎn)問(wèn)題?，F(xiàn)在這方面的研究已取得了初步進(jìn)展，探索出了若干種韌化陶瓷的途徑。其中，往陶瓷步進(jìn)展，探索出了若干種韌化陶瓷的途徑。其中，往陶瓷材料中材料中而制成而制

34、成即即是一種重要方法。是一種重要方法。三、陶瓷基復(fù)合材料的制備三、陶瓷基復(fù)合材料的制備 華 東 師 范 大 學(xué) 陶瓷基復(fù)合材料的基體為陶瓷陶瓷基復(fù)合材料的基體為陶瓷，這是一種包括范圍，這是一種包括范圍很廣的材料，屬于無(wú)機(jī)化合物而不是單質(zhì)，所以它的結(jié)很廣的材料，屬于無(wú)機(jī)化合物而不是單質(zhì)，所以它的結(jié)構(gòu)遠(yuǎn)比金屬合金復(fù)雜得多?，F(xiàn)代陶瓷材料的研究，最早構(gòu)遠(yuǎn)比金屬合金復(fù)雜得多。現(xiàn)代陶瓷材料的研究，最早是從對(duì)是從對(duì)硅酸鹽材料硅酸鹽材料的研究開(kāi)始的，隨后又逐步擴(kuò)大到了的研究開(kāi)始的，隨后又逐步擴(kuò)大到了其他的無(wú)機(jī)非金屬材料。其他的無(wú)機(jī)非金屬材料。 目前被人們研究最多的是目前被人們研究最多的是碳化硅、氮化硅、氧化鋁

35、碳化硅、氮化硅、氧化鋁等，它們普遍具有等，它們普遍具有耐高溫、耐腐蝕、高強(qiáng)度、重量輕和耐高溫、耐腐蝕、高強(qiáng)度、重量輕和價(jià)格低等價(jià)格低等優(yōu)點(diǎn)。優(yōu)點(diǎn)。華 東 師 范 大 學(xué) 陶瓷基復(fù)合材料中的增強(qiáng)體陶瓷基復(fù)合材料中的增強(qiáng)體，通常也稱(chēng)為通常也稱(chēng)為增韌體增韌體。從從幾何尺寸上增強(qiáng)體可分為幾何尺寸上增強(qiáng)體可分為纖維纖維(長(zhǎng)、短纖維長(zhǎng)、短纖維)、晶須晶須和和顆顆粒粒三類(lèi)三類(lèi)。 華 東 師 范 大 學(xué)a. 纖維纖維: 在陶瓷基復(fù)合材料中使用得較為普遍的是在陶瓷基復(fù)合材料中使用得較為普遍的是碳纖維、玻碳纖維、玻璃纖維、硼纖維等；璃纖維、硼纖維等； 將玻璃小球熔化，然將玻璃小球熔化，然后通過(guò)后通過(guò)1mm左右直徑

36、的左右直徑的小孔把它們拉出來(lái)。另外，小孔把它們拉出來(lái)。另外，纏繞纖維的心軸的轉(zhuǎn)動(dòng)速纏繞纖維的心軸的轉(zhuǎn)動(dòng)速度決定纖維的直徑，通常度決定纖維的直徑，通常為為10 m的數(shù)量級(jí)。的數(shù)量級(jí)。 華 東 師 范 大 學(xué)玻璃球玻璃球玻璃球再熔化玻璃球再熔化連續(xù)纖維連續(xù)纖維上漿上漿紗線紗線繞線筒繞線筒 b. 晶須：晶須： 晶須為具有一定長(zhǎng)徑比晶須為具有一定長(zhǎng)徑比(直徑直徑0.31 m,長(zhǎng)長(zhǎng)0100 m) 的小單晶體。晶須的特點(diǎn)是沒(méi)有微裂紋、位錯(cuò)、孔的小單晶體。晶須的特點(diǎn)是沒(méi)有微裂紋、位錯(cuò)、孔洞和表面損傷等一類(lèi)缺陷，因此其強(qiáng)度接近理論強(qiáng)度。洞和表面損傷等一類(lèi)缺陷，因此其強(qiáng)度接近理論強(qiáng)度。 由于晶須具有最佳的由于晶

37、須具有最佳的熱性能、低密度和高楊氏模量熱性能、低密度和高楊氏模量，從而引起了人們對(duì)其特別的關(guān)注。從而引起了人們對(duì)其特別的關(guān)注。 在陶瓷基復(fù)合材料中使用得較為普遍的是在陶瓷基復(fù)合材料中使用得較為普遍的是SiC、A12O3及及Si3N4晶須。晶須。 華 東 師 范 大 學(xué) 在陶瓷材料中，加入第二相纖維制成復(fù)合材料是改在陶瓷材料中，加入第二相纖維制成復(fù)合材料是改善陶瓷材料韌性的重要手段，按纖維排布方式的不同，善陶瓷材料韌性的重要手段，按纖維排布方式的不同，又可將其分為又可將其分為單向排布長(zhǎng)纖維復(fù)合材料單向排布長(zhǎng)纖維復(fù)合材料和和多向排布纖維多向排布纖維復(fù)合材料復(fù)合材料。 華 東 師 范 大 學(xué)陶瓷基基

38、復(fù)合材料的種類(lèi)陶瓷基基復(fù)合材料的種類(lèi) 單向排布纖維增韌陶瓷基復(fù)合材料的顯著特點(diǎn)是它具有單向排布纖維增韌陶瓷基復(fù)合材料的顯著特點(diǎn)是它具有各向異性各向異性，即沿纖維長(zhǎng)度方向上的縱向性能要大大優(yōu)于，即沿纖維長(zhǎng)度方向上的縱向性能要大大優(yōu)于其橫向性能。其橫向性能。 在實(shí)際構(gòu)件中，主要是使用其縱向性能。在單向排在實(shí)際構(gòu)件中，主要是使用其縱向性能。在單向排布纖維增韌陶瓷基復(fù)合材料中，當(dāng)裂紋擴(kuò)展遇到纖維時(shí)布纖維增韌陶瓷基復(fù)合材料中，當(dāng)裂紋擴(kuò)展遇到纖維時(shí)會(huì)受阻，這時(shí)，如果要使裂紋進(jìn)一步擴(kuò)展就必須提高外會(huì)受阻，這時(shí)，如果要使裂紋進(jìn)一步擴(kuò)展就必須提高外加應(yīng)力。加應(yīng)力。 這一過(guò)程的示意圖如下：這一過(guò)程的示意圖如下：

39、華 東 師 范 大 學(xué)v 單向排布纖維陶瓷基復(fù)合材料單向排布纖維陶瓷基復(fù)合材料 華 東 師 范 大 學(xué) 多向排布纖維陶瓷基復(fù)合材料多向排布纖維陶瓷基復(fù)合材料 華 東 師 范 大 學(xué) 單向排布纖維增韌陶瓷只是在纖維單向排布纖維增韌陶瓷只是在纖維排列方向排列方向上的上的縱向性能縱向性能較為優(yōu)越，而其橫向性能顯著低于縱向性能，所以只適用于較為優(yōu)越，而其橫向性能顯著低于縱向性能，所以只適用于單軸單軸應(yīng)力的場(chǎng)合。而許多陶瓷構(gòu)件則要求在二維及三維方向應(yīng)力的場(chǎng)合。而許多陶瓷構(gòu)件則要求在二維及三維方向上均具有優(yōu)良的性能，這就要進(jìn)一步研究多向排布纖維增韌上均具有優(yōu)良的性能，這就要進(jìn)一步研究多向排布纖維增韌陶瓷基

40、復(fù)合材料。陶瓷基復(fù)合材料。二維多向排布纖維增韌復(fù)合材料的纖維的排布方式有兩種二維多向排布纖維增韌復(fù)合材料的纖維的排布方式有兩種：一種是將纖維編織成纖維布，浸漬漿料后，根據(jù)需要的厚度將一種是將纖維編織成纖維布，浸漬漿料后，根據(jù)需要的厚度將單層或若干層進(jìn)行熱壓燒結(jié)成型單層或若干層進(jìn)行熱壓燒結(jié)成型，如下圖所示。，如下圖所示。 這種材料在纖維排布平面的二維方向上性能優(yōu)越，而在這種材料在纖維排布平面的二維方向上性能優(yōu)越，而在垂直于纖維排布面方向上的性能較差。垂直于纖維排布面方向上的性能較差。 一般應(yīng)用在對(duì)二維方向上有較高性能要求的構(gòu)件上。一般應(yīng)用在對(duì)二維方向上有較高性能要求的構(gòu)件上。 華 東 師 范 大

41、 學(xué)纖維纖維層層基體基體 華 東 師 范 大 學(xué)另一種是纖維分層單向排布，層間纖維成一定角度，另一種是纖維分層單向排布，層間纖維成一定角度，如下圖如下圖所示。所示。 華 東 師 范 大 學(xué) 三維多向編織纖維增韌陶瓷是為了滿足某些情況的性能三維多向編織纖維增韌陶瓷是為了滿足某些情況的性能要求而設(shè)計(jì)的。要求而設(shè)計(jì)的。這種材料最初是從宇航用三向這種材料最初是從宇航用三向C/C復(fù)合材料開(kāi)始的，現(xiàn)復(fù)合材料開(kāi)始的，現(xiàn)已發(fā)展到三向石英已發(fā)展到三向石英/石英等陶瓷復(fù)合材料。下圖為三向正交石英等陶瓷復(fù)合材料。下圖為三向正交C/C纖維編織結(jié)構(gòu)示意圖。它是按直角坐標(biāo)將多束纖維分層纖維編織結(jié)構(gòu)示意圖。它是按直角坐標(biāo)將

42、多束纖維分層交替編織而成。交替編織而成。 華 東 師 范 大 學(xué) 由于每束纖維由于每束纖維呈直線伸展，不存呈直線伸展，不存在相互交纏和繞曲，在相互交纏和繞曲，因而使纖維可以充因而使纖維可以充分發(fā)揮最大的結(jié)構(gòu)分發(fā)揮最大的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。強(qiáng)度。 這種三維多向編織結(jié)構(gòu)還可以通過(guò)調(diào)節(jié)纖維束這種三維多向編織結(jié)構(gòu)還可以通過(guò)調(diào)節(jié)纖維束的根數(shù)和股數(shù)，相鄰束間的間距，織物的體積的根數(shù)和股數(shù)，相鄰束間的間距，織物的體積密度以及纖維的總體積分?jǐn)?shù)等參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)以密度以及纖維的總體積分?jǐn)?shù)等參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)以滿足性能要求。滿足性能要求。 華 東 師 范 大 學(xué) 長(zhǎng)纖維增韌陶瓷基復(fù)合材料雖然性能優(yōu)越，長(zhǎng)纖維增韌陶瓷基復(fù)合材料雖然性能

43、優(yōu)越，但它的制備工藝復(fù)雜，而且纖維在基體中不易但它的制備工藝復(fù)雜，而且纖維在基體中不易分布均勻。分布均勻。 因此，近年來(lái)又發(fā)展了短纖維、晶須及顆因此，近年來(lái)又發(fā)展了短纖維、晶須及顆粒增韌陶瓷基復(fù)合材料。粒增韌陶瓷基復(fù)合材料。 華 東 師 范 大 學(xué) 由于由于很小，從宏觀上看與很小，從宏觀上看與一樣，因此在一樣，因此在制備復(fù)合材料時(shí)，只需將制備復(fù)合材料時(shí)，只需將與與混合均混合均勻，然后對(duì)混好的粉末進(jìn)行勻，然后對(duì)混好的粉末進(jìn)行，即可制得致密的，即可制得致密的晶須增韌陶瓷基復(fù)合材料。晶須增韌陶瓷基復(fù)合材料。 目前常用的是目前常用的是，晶須，常用的基體晶須，常用的基體則為則為，及及等。等。 晶須增韌陶

44、瓷基復(fù)合材料的性能與基體和晶須的選晶須增韌陶瓷基復(fù)合材料的性能與基體和晶須的選擇、晶須的含量及分布等因素有關(guān)。擇、晶須的含量及分布等因素有關(guān)。 華 東 師 范 大 學(xué) 由于晶須具有較大的長(zhǎng)徑比，因此，當(dāng)其含量較高由于晶須具有較大的長(zhǎng)徑比，因此，當(dāng)其含量較高時(shí)，因其橋架效應(yīng)而使致密化變得因難，從而引起了密時(shí)，因其橋架效應(yīng)而使致密化變得因難，從而引起了密度的下降并導(dǎo)致性能的下降。度的下降并導(dǎo)致性能的下降。 為了克服這一弱點(diǎn)，可采用顆粒來(lái)代替晶須制成復(fù)為了克服這一弱點(diǎn)，可采用顆粒來(lái)代替晶須制成復(fù)合材料，這種復(fù)合材料在原料的混合均勻化及燒結(jié)致密合材料，這種復(fù)合材料在原料的混合均勻化及燒結(jié)致密化方面均比

45、晶須增強(qiáng)陶瓷基復(fù)合材料要容易?；矫婢染ы氃鰪?qiáng)陶瓷基復(fù)合材料要容易。 華 東 師 范 大 學(xué) 當(dāng)所用的顆粒為當(dāng)所用的顆粒為SiC，TiC時(shí)，基體材料采用最多的是時(shí)，基體材料采用最多的是Al2O3，Si3N4。目前，這些復(fù)合材料已廣泛用來(lái)制造刀。目前，這些復(fù)合材料已廣泛用來(lái)制造刀具。具。 晶須與顆粒對(duì)陶瓷材料的增韌均有一定作用，且各晶須與顆粒對(duì)陶瓷材料的增韌均有一定作用，且各有利弊：有利弊： 晶須的增強(qiáng)增韌效果好，但含量高時(shí)會(huì)使致密度下晶須的增強(qiáng)增韌效果好，但含量高時(shí)會(huì)使致密度下降；降； 顆粒可克服晶須的一弱點(diǎn)，但其增強(qiáng)增韌效果卻不顆?？煽朔ы毜囊蝗觞c(diǎn)，但其增強(qiáng)增韌效果卻不如晶須。如晶須。

46、華 東 師 范 大 學(xué) 華 東 師 范 大 學(xué)v 從從基體基體方面看，與氣孔的尺寸及數(shù)量，裂紋的大小以及一方面看，與氣孔的尺寸及數(shù)量，裂紋的大小以及一些其它缺陷有關(guān)；些其它缺陷有關(guān)；v 從從纖維纖維方面來(lái)看，則與纖維中的雜質(zhì)、纖維的氧化程度、方面來(lái)看，則與纖維中的雜質(zhì)、纖維的氧化程度、損傷及其他固有缺陷有關(guān)；損傷及其他固有缺陷有關(guān)；v 從從基體與纖維基體與纖維的結(jié)合情況上看，則與界面及結(jié)合效果、纖的結(jié)合情況上看，則與界面及結(jié)合效果、纖維在基體中的取向，以及載體與纖維的熱膨脹系數(shù)差有關(guān)。維在基體中的取向，以及載體與纖維的熱膨脹系數(shù)差有關(guān)。 華 東 師 范 大 學(xué) 這種方法是在陶瓷泥漿中分散纖維。

47、然后澆這種方法是在陶瓷泥漿中分散纖維。然后澆鑄在石膏模型中。這種方法比較古老，不受制品鑄在石膏模型中。這種方法比較古老，不受制品形狀的限制。但對(duì)提高產(chǎn)品性能的效果顯著，成形狀的限制。但對(duì)提高產(chǎn)品性能的效果顯著，成本低，工藝簡(jiǎn)單，適合于短纖維增強(qiáng)陶瓷基復(fù)合本低，工藝簡(jiǎn)單，適合于短纖維增強(qiáng)陶瓷基復(fù)合材料的制作。材料的制作。 華 東 師 范 大 學(xué)目前采用的纖維增強(qiáng)陶瓷基復(fù)合材料的成型主法主要目前采用的纖維增強(qiáng)陶瓷基復(fù)合材料的成型主法主要有以下幾種：有以下幾種： 將特長(zhǎng)纖維切短將特長(zhǎng)纖維切短(3mm)，然后分散并與基，然后分散并與基體粉末混合，再用熱壓燒結(jié)的方法即可制得高體粉末混合，再用熱壓燒結(jié)的方

48、法即可制得高性能的復(fù)合材料。性能的復(fù)合材料。 這種方法中，纖維與基體之間的結(jié)合較好，這種方法中，纖維與基體之間的結(jié)合較好，是目前采用較多的方法。是目前采用較多的方法。 華 東 師 范 大 學(xué) 這種短纖維增強(qiáng)體在與基體粉末混合時(shí)取這種短纖維增強(qiáng)體在與基體粉末混合時(shí)取向是無(wú)序的，但在冷壓成型及熱壓燒結(jié)的過(guò)程向是無(wú)序的，但在冷壓成型及熱壓燒結(jié)的過(guò)程中，短纖維由于在基體壓實(shí)與致密化過(guò)程中沿中，短纖維由于在基體壓實(shí)與致密化過(guò)程中沿壓力方向轉(zhuǎn)動(dòng)，所以導(dǎo)致了在最終制得的復(fù)合壓力方向轉(zhuǎn)動(dòng)，所以導(dǎo)致了在最終制得的復(fù)合材料中，短纖維沿加壓面而擇優(yōu)取向，這也就材料中，短纖維沿加壓面而擇優(yōu)取向，這也就產(chǎn)生了材料性能上

49、一定程度的各向異性。產(chǎn)生了材料性能上一定程度的各向異性。 華 東 師 范 大 學(xué) 這種方法適用于長(zhǎng)纖維。首先把纖維編織成所需形這種方法適用于長(zhǎng)纖維。首先把纖維編織成所需形狀，然后用陶瓷泥漿浸漬，干燥后進(jìn)行焙燒。狀，然后用陶瓷泥漿浸漬，干燥后進(jìn)行焙燒。 浸漬法的優(yōu)點(diǎn)是纖維取向可自由調(diào)節(jié)，如單向排布浸漬法的優(yōu)點(diǎn)是纖維取向可自由調(diào)節(jié)，如單向排布及多向排布等。及多向排布等。 浸漬法的缺點(diǎn)則是不能制造大尺寸的制品，而且所得浸漬法的缺點(diǎn)則是不能制造大尺寸的制品，而且所得制品的致密度較低。制品的致密度較低。 華 東 師 范 大 學(xué) 華 東 師 范 大 學(xué)晶須與顆粒的晶須與顆粒的，只是幾何，只是幾何形狀上有些

50、區(qū)別，用它們進(jìn)行增韌的陶瓷形狀上有些區(qū)別，用它們進(jìn)行增韌的陶瓷基復(fù)合材料的制造工藝是基本相同的?；鶑?fù)合材料的制造工藝是基本相同的。 華 東 師 范 大 學(xué)這種復(fù)合材料的制備工藝比長(zhǎng)纖維復(fù)合這種復(fù)合材料的制備工藝比長(zhǎng)纖維復(fù)合材料材料得多，只需將晶須或顆粒得多，只需將晶須或顆粒并并與基體粉末與基體粉末，再用，再用即可制得高性能的復(fù)合材料。即可制得高性能的復(fù)合材料。 華 東 師 范 大 學(xué)與陶瓷材料相似，晶須與顆粒增韌陶瓷基復(fù)合材料與陶瓷材料相似，晶須與顆粒增韌陶瓷基復(fù)合材料的制造工藝也可大致分為以下幾個(gè)步驟：的制造工藝也可大致分為以下幾個(gè)步驟：這一過(guò)程看似簡(jiǎn)單，實(shí)則包含著相當(dāng)復(fù)雜的內(nèi)容。這一過(guò)程看

51、似簡(jiǎn)單，實(shí)則包含著相當(dāng)復(fù)雜的內(nèi)容。即使坯體由超細(xì)粉即使坯體由超細(xì)粉(微米級(jí)微米級(jí))原料組成，其產(chǎn)品質(zhì)量原料組成，其產(chǎn)品質(zhì)量也不易控制，所以隨著現(xiàn)代科技對(duì)材料提出的要求也不易控制，所以隨著現(xiàn)代科技對(duì)材料提出的要求的不斷提高，這方面的研究還必持進(jìn)一步深入。的不斷提高，這方面的研究還必持進(jìn)一步深入。 把幾種原料粉末混合配成坯料的方法可分為把幾種原料粉末混合配成坯料的方法可分為干法干法和和濕法濕法兩種?，F(xiàn)今新型陶瓷領(lǐng)域混合處理加工的微米級(jí)、超微米兩種?，F(xiàn)今新型陶瓷領(lǐng)域混合處理加工的微米級(jí)、超微米級(jí)粉末方法由于效率和可靠性的原因級(jí)粉末方法由于效率和可靠性的原因大多采用大多采用濕法濕法。 華 東 師 范

52、大 學(xué)高性能的陶瓷基復(fù)合材料應(yīng)具有高性能的陶瓷基復(fù)合材料應(yīng)具有、的微觀的微觀組織。為了得到這樣品質(zhì)的材料，必須首先組織。為了得到這樣品質(zhì)的材料，必須首先。主要采用水作溶劑，但在氮化硅、碳化尼等主要采用水作溶劑，但在氮化硅、碳化尼等混合時(shí)，為防止原料的氧化則使用混合時(shí)，為防止原料的氧化則使用。 華 東 師 范 大 學(xué) 原料混合時(shí)的裝置一般為專(zhuān)用球磨機(jī)。為了防止球磨原料混合時(shí)的裝置一般為專(zhuān)用球磨機(jī)。為了防止球磨機(jī)運(yùn)行過(guò)程中因球和內(nèi)襯磚磨損下來(lái)而作為雜質(zhì)混入原料機(jī)運(yùn)行過(guò)程中因球和內(nèi)襯磚磨損下來(lái)而作為雜質(zhì)混入原料中，最好采用與加工原料材質(zhì)相同的陶瓷球和內(nèi)襯。中，最好采用與加工原料材質(zhì)相同的陶瓷球和內(nèi)襯

53、。 華 東 師 范 大 學(xué)混好后的料漿混好后的料漿在成型時(shí)在成型時(shí)有三種不同的情況：有三種不同的情況：(1) 經(jīng)一次干燥經(jīng)一次干燥供給成型工序；供給成型工序；(2) 把把結(jié)合劑添加于料漿結(jié)合劑添加于料漿中、不干燥坯料，中、不干燥坯料，供供給成型工序；給成型工序；(3) 用壓濾機(jī)用壓濾機(jī)將料漿狀的粉將料漿狀的粉供給成型工序。供給成型工序。 華 東 師 范 大 學(xué)把上述的干燥粉料充入模型內(nèi)，加壓后即可成型。通把上述的干燥粉料充入模型內(nèi)，加壓后即可成型。通常有常有和和。金屬模成型法金屬模成型法具有裝置簡(jiǎn)單，成型成本低廉的優(yōu)點(diǎn)，仍具有裝置簡(jiǎn)單，成型成本低廉的優(yōu)點(diǎn)，仍它的加壓方向是單向的。粉末與金屬模壁的摩擦力大，粉末它的加壓方向是單向的。粉末與金屬模壁的摩擦力大，粉末間傳遞壓力不太均勻。故易造成燒成后的生坯變形或開(kāi)裂、間傳遞壓力不太均勻。故易造成燒成后的生坯變形或開(kāi)裂、只能適