第43卷第12期 2007年12月 中国陶瓷 综述与评述 文章编号:1001-9642(200712-0003-06 陶瓷现代成型技术的研究进展 周竹发,王淑梅,吴铭敏 (苏州大学材料工程学院,苏州215021) 【摘要】分析了成型工艺在陶瓷制备中的重要作用尺寸精准和具有复合功能的陶瓷材料成型的需求有着重 和高质量的陶瓷坯体对成型工艺的基本要求,评述了国内要的作用。 外陶瓷现代成型技术,着重介绍了离心沉积成型、电泳沉 积成型、离心注浆成型、注射成型、胶态成型和快速自动 1陶瓷现代成型技术 成型等新工艺,讨论了上述成型方法的基本原理和特点 1.1离心沉积成型 指出了陶瓷成型技术的发展思路。 离心沉积成型( Centrifugal Deposition Casting, 【关键词】陶瓷,成型,评述,现代技术 简称CDC)是一种制备板状、层状纳米多层复合材料的 方法,图1为成型多层复合材料示意图。其原理是不同 引言 的浆料依次在离心力的作用下一层层地均匀沉积成一个 当前,随着陶瓷新材料应用领域的不断拓辰,对陶 整体;也可利用颗粒大小或质量的不同沉积出各层不同 瓷材料性能的要求愈来愈苛刻。成型L江是陶奩村料制备性质的材料。采用离心沉积成型层状材料具有以下特点: 过程的重要环节之一,在很六程度上影响着材料的微观通过沉积不同的材料,可以改善材料的韧性,沉积的各 组织结构,决定了产品的性能、应用和价格。传统的成层可以是电、磁、光性质的结合,具有多功能性;可以 型方法如注浆、可塑和干压成型技术及已成熟并获得应 制成各向异性的新型材料2 用的挤出成型、等静压成型、流延成型等技术在陶瓷材 料的规模生产中发挥了重要的作用。但上述方法已不能 满足高精度、复杂形状和多层复相陶瓷材料的制造要求 极大地限制和阻碍了高技术陶瓷材料的应用和发展。 陶瓷材料要满足使用要求就需要将其制备成一定的 形状,成型是将分散体系(粉料、可塑物料、浆料)转 device 变成具有一定几何形状和强度的块体的过程。成型的要 Green body 求除了形状和精度,对成型后的坏体还要求具有一定的 均匀性和致密度,这也成为研究开发新的成型技术和获 图1离心沉积成型多层复合材料示意图 Fig 1 Schematic of multilayered complex material by 得高性能陶瓷材料的关键。均匀性是指组成成分的均匀, centrifugal deposition casting 坯体中不存在组分的偏析,保证坯体各部分密度的均匀一 致;致密度指的是坯体的密度高,能够使粉体颗粒相互 1.2电泳沉积成型 靠近成密实体叫。在均匀性和致密性的前提下,获得具有 电泳沉积成型( Electrophoretic Deposition Casting, 定形状、精准的尺寸的坯体才是成型的根本目的所在 简称EDC)是利用直流电场促使带电颗粒发生迁移,进 现代陶瓷成型技术正是围绕这一基本原则,对传统成型而沉积到极性相反的电极上而成型。沉积过程中在电泳 方法进行改造、更新和创造 迁移的作用下颗粒间的距离缩短, Vander Waals吸引力 现代科学技术的发展为陶瓷材料成型技术的进步带起主要作用,浆料的稳定分散性开始失去,粉体颗粒逐 来了新的活力,尤其是材料化学、计算机技术的发展和应渐沉积到电极上。EDC分为颗粒电泳迁移和颗粒在电极 用,三大材料的互相渗透、交融,促进了高技术陶瓷制上放电沉积两个相继的过程,为了使颗粒能单独沉淀到 备技术的发展。陶瓷成型技术在传统方法的基础上不断 电极上而不受其他带电颗粒的影响,需要陶瓷浆料具有 改进创新,离心沉积成型、电泳沉积成型、离心注浆成型、很好的分散性。 B: Ferrari等研究了在水溶液中电泳 注射成型、胶态成型和快速自动成型等新成型技术不断沉积ALO,ZrO2复合材料,通过调整溶液和工艺参数分 涌现。了解这些成型技术的基本原理、研究现状和特点 别控制Al2O3和ZrO2沉积的厚度,制备出复合11层厚度 并在其基础上加强应用研究,对于进一步研究探索新的为150um的无翘曲陶瓷复合材料,同时减少了环境污染 成型工艺和方法,不断适应和满足高致密度、形状复杂、 Jianling Zhao等通过加入分散剂和控制pH值,在水 收稿日期:2007-10-8 溶液中电泳沉积厚度为20m的均质 BaTio膜,具有成 作者简介:周竹发(1956-)、男,教授,主要从事无机本低的特点。LiJa等在异丙醇和碘酒溶液中电泳沉 非金属材料的研究 积出固体氧化物燃料电池(SOFC)用的厚度均匀的气密 中国陶瓷| CHINA CERAMICS|2007(43)第12期|3
陶瓷现代成型技术的研究进展 周竹 发 , 王 淑梅 苏州大学材料工 程 学院 , 吴铭敏 苏州 【摘 要 分析了成型工 艺在陶瓷制备中的重要作用 和高质量 的陶瓷坯体对成型工 艺的基本要求 , 评述 了国内 外陶瓷现代成型技术 , 着重介绍 了离心 沉积成型 、 电泳沉 积成型 、 离心 注浆成型 、 注射成型 、 胶态成型和快速 自动 成型等新工 艺 , 讨论 了上述成型方法的基本原理和特点 , 指出了陶瓷成型技术的发展思路 。 【关键词 】 陶瓷 , 成型 , 评述 , 现代技术 引 言 当前 , 随着陶瓷新材料应用领域的不断拓展 , 对陶 瓷材料性能的要求愈来愈苛刻 。 成型工艺是陶瓷材料制备 过程的重要环节之一 , 在很大程度上影响着材料的微观 组织结构 , 决定了产品的性能 、 应用和价格 。 传统的成 型方法如注浆 、 可塑和干压成型技术及 已成熟并获得应 用的挤 出成型 、 等静压成型 、 流延成型等技术在陶瓷材 料的规模生产 中发挥了重要 的作用 。 但上述方法 已不能 满足高精度 、 复杂形状和多层复相陶瓷材料的制造要求 , 极大地限制和阻碍了高技术陶瓷材料的应用和发展 。 陶瓷材料要满足使用要求就需要将其制备成一定的 形状 , 成型是将分散体系 粉料 、 可塑物料 、 浆料 转 变成具有一定几何形状和强度的块体的过程 。 成型的要 求除了形状和精度 , 对成型后的坯体还要求具有一定的 均匀性和致密度 , 这也成为研究开 发新的成型技术和获 得高性能陶瓷材料的关键 。 均匀性是指组成成分的均匀 , 坯体中不存在组分的偏析 , 保证坯体各部分密度的均匀一 致 致密度指的是坯体 的密度高 , 能够使粉体颗粒相互 靠近成密实体 〔’。 在均匀性和致密性的前提下 , 获得具有 一定形状 、 精准的尺寸的坯体才是成型的根本 目的所在 , 现代陶瓷成型技术正 是围绕这一基本原则 , 对传统成型 方法进行改造 、 更新和创造 。 现代科学技术的发展为陶瓷材料成型技术的进步带 来了新的活力 , 尤其是材料化学 、 计算机技术的发展和应 用 , 三大材料的互相渗透 、 交融 , 促进 了高技术陶瓷制 备技术的发展 。 陶瓷成型技术在传统方法的基础上不断 改进创新 , 离心沉积成型 、 电泳沉积成型 、 离心注浆成型 、 注射成型 、 胶态成型和快速 自动成型等新成型技术不断 涌现 。 了解这些成型技术的基本原理 、 研究现状和特点 , 并在其基础上加强应用研究 , 对于进一步研究探索新的 成型工艺和方法 , 不断适应和满足高致密度 、 形状复杂 、 收稿 日期 一 一 作者 简介 周 竹 发 一 , 男 , 教授 , 主要从事无机 非金属材料的研 究 尺寸精准和具有复合功能的陶瓷材料成型的需求有着重 要的作用 。 陶瓷现代成型技术 离心沉积成型 离心 沉 积 成型 迁 , 简称 是一种制备板状 、 层状纳米多层复合材料的 方法 , 图 为成型多层复合材料示意图 。 其原理 是不同 的浆料依次在离心力的作用下一层层地均匀沉积成一个 整体 也可利用颗粒大小或质量 的不同沉积出各层不同 性质的材料 。 采用离心沉积成型层状材料具有以下特点 通过沉积不同的材料 , 可 以改善材料的韧性 沉积的各 层可 以是 电 、 磁 、 光性质 的结合 , 具有多功能性 可 以 制成各向异性的新型材料 。 旧 , 电泳沉积成型 电泳沉积成型 , 简称 是利用直流 电场促使带 电颗粒发生迁移 , 进 而沉积到极性相反的电极上而成型 。 沉积过程中在电泳 迁移的作用下颗粒间的距离缩短 , 吸引力 起主要作用 , 浆料的稳定分散性开始失去 , 粉体颗粒逐 渐沉积到 电极上 。 分为颗粒电泳迁移和颗粒在 电极 上放 电沉积两个相继的过程 , 为了使颗粒能单独沉淀到 电极上而不受其他带 电颗粒的影响 , 需要 陶瓷浆料具有 很好 的分散性 。 · 等 研 究了在水溶液中电泳 沉积 复合材料 , 通过调整溶液和工艺参数分 别控制 和 沉积的厚度 , 制备出复合 层厚度 为 协 的无翘曲陶瓷复合材料 , 同时减少了环境污染 。 眼 等 , 通过加人分散剂和控制 值 , 在水 溶液中电泳沉积厚度为 的均质 膜 , 具有成 本低的特点 。 等 在异丙醇和碘酒溶液 中电泳沉 积出固体氧化物燃料电池 用的厚度均匀的气密 © 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net
国陶瓷 2007年第12期 性钇稳定ZrO,(YSZ)薄膜 浆料中的陶瓷悬浮体需要充分分散,一般采用添加分散 电泳沉积成型操作简单、灵活及可靠性高,而适用剂的方法来实现。A.J.Mlln等在水基Al.O3浆料 于多层陶瓷电容器、传感器、梯度功能陶瓷的成型方法,中加入1wt.%琼脂糖( Hispanagar D1-LE, spain)混 但对过程参数的变化影响比较敏感 合球磨4h形成均匀分散的浆料,在70℃时以04MPa压 1.3离心注浆成型 力注射成型,得到密度高均匀性好的AO3陶瓷坯体 离心注浆成型( Centrifugal Slip Casting,简称 AM与M不同的是可以降低注射时的温度和压力 CSC)是在传统注浆成型基础上发展而来的。CSC通过由于水很容易除去,干燥后的坯体不用脱脂也能直接进 调节pH值等工艺参数,使粉体在液体中均匀分散,在高行烧结,降低了生产成本。不太太适宜大型制品的成型 速旋转的离心力的作用下沉积成型。离心注浆成型将湿 1.4.3气体辅助注射成型 法化学粉末制备与无应力致密化技术相结合,一方面可 气体辅助注射成型(Gas- assisted Injection Molding, 以防止粉体的团聚及其他缺陷;另一方面可以借助粉体称GAM)是在传统注射成型的基础上发展起来的 的粒径的不同和转速不同达到分别沉积的目的,可用于种新技术,其基本工艺过程是先向模具型腔里预注入固 多层和梯度复合功能材料的制备。W· Huisman等采定量的成型物料,再将可控制的高压情性气体(一般为 用0.3μm粒径的ZrO,粉体,制备固含量为42.3vol.%氮气)由喷嘴沣人謨具型硿内,以气体推动物料完成模 的分散浆料,在转速4000pm和90min离心条件下成型具型硿的充填。当充填过程完成以后,进行保压,以解 的坯体达到理论密度的57%,1300℃(2h)烧结后密决均料冷过程中的体积收缩。开模前应抽出注入的气 大于93%。KmKH等采用0.-0.8um的AO3体以防开裂,脱模后得到成型体。工艺过程如图2 粉体,在2500rpm转遼下制备直径8m、壁厚2mm 气体辅助注射成型技术克服了传统注射成型的局限 内壁光滑具有一定孔度的AlO3陶瓷管,并通过改变原 Filling fixed 始颗粒大小、烧结温度来控制气孔率、孔径分布和制品 的渗透率,可用来制备孔梯度膜材料。 该工艺对制备的悬浮体的固相量没有严格要求,几 乎无须粘结剂,减少了脱脂工艺造成的不良影响。此方 Gas charging 法成本较低,便于控制,特别适合大型规则几何旋转体 的净尺寸成型。但当制备均一材料时,配料粒径相差过大, 颗粒的离心加速度不同,容易导致坏体的成份不均和分 as pressure 层;需要离心成型设备。 1.4注射成型 图2气体辅助注射成型工艺过程图 1.4.热塑性注射成型 Fig 2 Schematic of gas-assisted inj 陶瓷的注射成型( Injection Molding,简称IM)技性,具有很多优点,可以获得很薄管壁的制品,降低了 术是从塑料成型技术发展而来的,是将陶瓷粉料与热塑原料成本;加快冷却速度,降低注射压力和锁模力,从 性树脂、石蜡、增塑剂、溶剂等加热混匀后(或挤出切而大大降低生产成本;在产品质量方面,它可以减小制 片造粒后)进入注射成型机中经加热熔融后获得塑性在件的内应力和翘曲变形,同时由这种方法生产的产品的 定的压力下从喷嘴高速喷注入金属模腔内,在极短时抗弯强度是一般方法的2倍。气体辅助泩射成型较之 间内冷却固化而得以成型。注射成型可以成型形状复传统注射成型过程而言,需要考虑更多的工艺参数,如 杂的部件,且易于自动化和大规模生产,并且具有高的气体注入点、气体压力、物料注射量、注射物料与注射 尺寸精度和均匀的显微结构。但是注射成型有机载体含气体之间的延迟时间、气体保压时间等。 量较高,在烧结之前必须进行素坯的脱脂,大型坯件常1.5胶态成型 会导致有机物的富集和颗粒的重排,使坯体均匀性变差 1.5.1凝胶注模成型 易于开裂,所以这是目前采用注射成型工艺时亟待解决 凝胶注模成型( Gel Casting,简称GC)是上世纪 的问题 90年代由美国橡树岭国家重点实验室研发的一种成型新 1.4.2水溶液注射成型 技术。它将传统注浆工艺和聚合物化学有机结合,采用 水溶液注射成型( Aqueous Injection Molding,简由高分子网络产生聚合作用使陶瓷颗粒聚集在一起而形 称AM)是在逐步克服传统注射成型缺点的基础上发展成陶瓷坯体的一种成型方法。在悬浮介质中加入乙烯基 起来的成型技术。其原理是通过将陶瓷粉料、有机载体、有机单体,利用催化剂和引发剂的作用陶瓷浆料浇注后 分散剂及润滑剂等混合配制成均匀分散的陶瓷浆料,经有机单体发生原位聚合反应,聚合凝固成陶瓷坯体。 注射后有机体在模具中转变为胶凝态而固化。有机载体A.A. Babaluo等用该工艺制备AlQO3薄膜,探讨并 为水溶性的聚合物,如琼脂,琼脂糖等。成型前,陶瓷得出了浸渍时间和提拉速度与膜厚度的关系。 Yu jia等n 4(中国陶瓷| CHINA CERAMICS|2007(43)第12期
中 国 陶 瓷 年 第 期 性忆稳定 。 薄膜 。 电泳沉积成型操作简单 、 灵活及可靠性高 , 而适用 于多层陶瓷 电容器 、 传感器 、 梯度功能陶瓷的成型方法 , 但对过程参数的变化影响比较敏感 。 离心注浆成型 离心 注 浆 成型 , 简称 是在传统注浆成型基础上发展而来的 。 通过 调节 值等工艺参数 , 使粉体在液体中均匀分散 , 在高 速旋转的离心力的作用下沉积成型 。 离心注浆成型将湿 法化学粉末制备与无应力致密化技术相结合 , 一方面可 以防止粉体的团聚及其他缺陷 另一方面可 以借助粉体 的粒径的不同和转速不同达到分别沉积的 目的 , 可用于 多层和梯度复合功能材料的制备 。 · 等 采 用 “ 粒径的 。 粉体 , 制备固含量为 的分散浆料 , 在转速 和 离心条件下成型 的坯体达到理论密度的 , ℃ 烧结后密度 大 于 。 等 采用 一 的 粉体 , 在 转速下制备出直径 、 壁厚 内壁光滑具有一定孔梯度的 。 陶瓷管 , 并通过改变原 始颗粒大小 、 烧结温度来控制气孔率 、 孔径分布和制品 的渗透率 , 可用来制备孔梯度膜材料 。 该工 艺对制备的悬浮体的固相量没有严格要求 , 几 乎无须粘结剂 , 减少了脱脂工 艺造成的不 良影响 。 此方 法成本较低 , 便于控制 , 特别适合大型规则几何旋转体 的净尺寸成型 。 但当制备均一材料时 , 配料粒径相差过大 , 颗粒的离心 加速度不 同 , 容易导致坯体的成份不均和分 层 需要离心成型设备 。 注射成型 热塑性注射成型 陶瓷的注射成型 , 简称 技 术是从塑料成型技术发展而来的 , 是将陶瓷粉料与热塑 性树脂 、 石蜡 、 增塑剂 、 溶剂等加热混匀后 或挤出切 片造粒后 进入注射成型机 中经加热熔融后获得塑性在 一 定的压 力下从喷嘴高速喷注人金属模腔 内 , 在极短时 间内冷却固化而得 以成型 。 注射成型可 以成型形状复 杂的部件 , 且易于 自动化和大规模生产 , 并且具有高的 尺寸精度和均匀的显微结构 。 但是注射成型有机载体含 量 较高 , 在烧结之前必须进行素坯的脱脂 , 大型坯件常 会导致有机物的富集和颗粒的重排 , 使坯体均匀性变差 , 易于开裂 , 所 以这是 目前采用注射成型工 艺时函待解决 的问题 ’ 。 水溶液注射成型 水溶液注射成型 , 简 称 是在逐步克服传统注射成型缺点的基础上发展 起来的成型技术 。 其原理是通过将陶瓷粉料 、 有机载体 、 分散剂及 润滑剂等混合配制成均匀分散 的陶瓷浆料 , 经 注射后有机体在模具 中转变为胶凝态而固化 。 有机载体 为水溶性的聚合物 , 如琼脂 , 琼脂糖等 。 成型前 , 陶瓷 浆料中的陶瓷悬浮体需要充分分散 , 一般采用添加分散 剂的方法来实现 。 · 等 〔, ’〕在水基 浆料 中加入 琼脂糖 一 , 混 合球磨 形成均匀分散的浆料 , 在 ℃时以 压 力注射成型 , 得到密度高均匀性好的 陶瓷坯体 。 与 工 不同的是可以降低注射时的温度和压力 由于水很容易除去 , 干燥后的坯体不用脱脂也能直接进 行烧结 , 降低了生产成本 。 不太太适宜大型制品的成型 。 气体辅助注射成型 气体辅助注射成型 一 一山 , 简称 工 ‘ 是在传统注射成型的基础上发展起来的一 种新技术 , 其基本工 艺过程是先 向模具型腔里预注人 固 定量的成型物料 , 再将可控制的高压惰性气体 一般为 氮气 由喷嘴注人模具型腔 内 , 以气体推动物料完成模 具型腔的充填 。 当充填过程完成 以后 , 进行保压 , 以解 决物料冷却过程 中的体积收缩 。 开模前应抽出注人 的气 体以防开裂 , 脱模后得到成型体 。 工艺过程如图 ” 。 匀 什拮 曲仕 好 端 荆 长 小 古 眼 仕枯汁 斜 击 荆 品 局限 匀一 。。二 。 …。 ‘ 、 。 , 。一 。 。 ‘。 。 … 。“ , 。 … , …, 性 , 具有很多优点 , 可 以获得很薄管壁的制品 , 降低 了 原料成本 加快冷却速度 , 降低注射压 力和锁模力 , 从 而大大降低生产成本 在产品质量方面 , 它可 以减小制 件的内应力和翘 曲变形 , 同时 由这种方法生产的产品的 抗弯强度是一般方法 的 倍 〔’ 。 气体辅助注射成型较之 传统注射成型过程而言 , 需要考虑更多的工艺参数 , 如 气体注人点 、 气体压力 、 物料注射量 、 注射物料与注射 气体之间的延迟时间 、 气体保压时间等 。 胶态成型 凝胶注模成型 凝胶注模成型 , 简称 是上世纪 年代 由美国橡树岭国家重点实验室研 发的一种成型新 技术 。 它将传统注浆工 艺和聚合物化学有机结合 , 采用 由高分子网络产生聚合作用使陶瓷颗粒聚集在一起而形 成陶瓷坯体的一种成型方法 。 在悬浮介质 中加人 乙烯基 有机单体 , 利用催化剂和引发剂的作用陶瓷浆料浇注后 有机 单体发生原位聚合反应 , 聚合凝 固成陶瓷坯体 ‘ 。 等 用该工 艺制备 薄膜 , 探讨 并 得出了浸渍时间和提拉速度与膜厚度的关系 。 等 ’ 〕 中国陶瓷 日 〔 第 期 © 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net
2007年第12期 中国陶瓷 利用一种无毒的天然藻酸钠作为胶凝剂,在AlQ固相10oH)+HO→A1OH2(3) 体积分数为50v0.%,分散剂Ca3(PO)21.8vo.%,胶凝 从上述三个反应式可知,引入AN粉体对于促进 剂藻酸钠lwt.%的条件下制备的浆料粘度小于400mPa.固化成型有三个方面的作用:(1)加速热水解,浆料中 s(剪切速率大于50s-1)。成型的坯体结构均匀、表面的水被消耗,固相体积分数增高;(2)伴随着AlN的水 光滑,坯体抗折强度大于8MPa,在1550℃(2h)烧结,解,形成的氨气改变了pH值从而减小了电位,增 相对密度98.7%,弯曲强度320MPa。 Xiang Jui-hui等大了浆料粘度;(3)在AN的水解过程中,生成的胶 .用凝胶注模工艺成型了0.1-mm厚的ALO3带状薄态A(OH2起到提高浆料粘度和辅助固化作用。Sasa 片。实验用2.9μm的A1O3粉,加入高岭土、CaCO3和 Novak等通过TEM观察固化后坯体中无定型的氢氧 SO2助烧剂,引入有机单体、分散剂、引发剂和催化剂化铝和AlO3颗粒间的显微结构,认为无定型的氢氧化铝 等,在惰性气体保护下于50℃流延成具有柔韧性带状薄在提高粘度和促进凝固方面起着主要的作用。 Wei li等 片。在1550℃(2h)烧结后相对密度达到97.7%。 4研究了SiC的水解辅助固化成型,在固相体积分数62 凝胶注模成型是一种实用性很强的技术,显著优点vol.%,pH=10,AN1wt.%时,经9min(75℃)的固 在于成型后的坯体均匀性好及成型坯体具有较高的强度,化,得到结构均匀致密的成型体。HAS具有固化过程快速, 可直接进行机加工获得合适的尺寸,而且烧成后收缩小,成型坏体具有较高的密度,适台于形状复杂的小尺寸制 适合精准尺寸的成型。该工艺对成型体没有尺寸和厚度品的成型。但也存在着时间的限制性、温度的稳定性及 的限制,但其干燥条件苛刻,致密化过程中坯体容易出佗过秘的热交换等问题,不能适用于所有类型的陶瓷 现变形或开裂 制备 .5.2直接凝固注模成型 1.5.4胶态振动注模成型 直接凝固注模成型( in ct Coagulation Casting 胶态振动注模成型( Colloidal Vibration Casting, 简称DCC)是由苏黎世联邦工业学院开发的一种成型方简称CVC)是1993年由 Prof. F.F. Lange发明的一种胶 法,DCC是一种生物酶技术、胶态化学和陶瓷材料学溶态成型技术。它利用外界的作用(振动)完成注模成型。 为一体的成型技术。它利用在极性水介质中,陶瓷粉体其过程为在固相体积分数20%以上的陶瓷悬浮体中加入 表面带有相当高的同性电荷,浆料悬浮体处于稳定分散NHAC1,使颗粒之间形成凝聚态,然后采压滤或离心的 状态。通过调节pH值或增加粒子强度来改变悬浮粉体方法让悬浮体形成密实的结构。在这种状态下,固相体 的表面电荷,使颗粒间的 Vander waals吸引力大于排积分数较高(大于50%),然后采用振动的办法,使其由 斥力,颗粒凝聚成型。酶在其中起到重要作用,它通过固态转变为流动态,注人一定形状的模腔中,振动静止 分子合成及降解反应来改变浆料悬浮体的pH值或者离后实现原位固化四。这种方法便于连续生产复杂形状的 子强度。反应能通过温度及酶浓度来调节。 Yun Sung陶瓷部件,但成型后的坯体强度较低,容易开裂和变形 Jung等用该工艺制备SN,陶瓷材料,在固相相体 1.5.5温度诱导絮凝成型 积分数5lvol.%,四乙铵胶凝剂1.0wt.%条件下,加人 温度诱导絮凝成型( Temperature Induced Flocculation, AO3和Y。O3作为烧结助剂,干燥收缩小于1.0%,坯体简称TF)是由瑞典表面化学研究所的 Prof L Bergstrom利 密度55.8%,明显高于凝胶注模的坯体密度。 Wei li等用胶体的空间位阻稳定特性发明的种净尺寸胶态成型技 [20用该方法成型SiC陶瓷材料,在固相含量62vol.%,术。该方法首先在有机溶剂中加入一种溶解度随温度变化的 pH=9.05-10.5制备了具有低粘度的浆料,采用尿素酶分散剂,分散剂的一端吸附于颗粒表面,另一端在溶剂中伸 作为催化剂,凝聚温度为50℃,1小时后的强度完全可展,起到空间稳定分散粉体的作用。然后将分散好的高固相 以脱模和和进行后处理。 含量的浆料注入模具,随着温度的降低,分散剂的溶解度逐 这种工艺对成型坯体没有尺寸要求,浆料具有极好渐下降,失去了分散能力,实现了浆料的原位固化。该方法 的流变性质,不需或只需少量的有机添加剂,坯体组织选用的溶剂要求随温度的降低没有体积收缩和膨胀,一般选 均匀,相对密度高,无须脱脂即能烧结。但生物酶添加用戊醇。分散剂可选用英国II公司的 Hypermer KD 剂价格较高。 酯类分散剂,当降低到一定温度时其分散功能失效,致 5.3水解辅助固化成型 使浆料粘度升高从而原位凝固。 Xin Xu等以SiN为 水解辅助固化成型( Hydrolysis Assisted Solidification,主原料,添加Y。O3、ALO3、纳米SC等,采用聚酯、聚 简称HAS)结合了DCC、GC等方法的优点,通过在胺共聚物( Hypermer KDI)作分散剂和引发剂,使固 悬浮液中引入AN粉体,利用AN在热激发条件下能相含量57.5vol.%的良好分散悬浮液在较窄的温度诱导 加速水解从而提高浆料粘度和加速固化的一种成型方法。范围(20℃~5℃)内凝胶化,制得尺寸精确、表面光 反应式为 滑、高强度和密度均匀的坯体,1850℃热压烧结后获得 AN+2H0→A1O(OH)amo+NH3(1)密度98.1%的SN陶瓷。x.Xu等以SiC为主原料 NH,+HO→NHOH (2)添加Y2O3、AL2O3采用 Hypermer KDl作为分散剂,制 中国陶瓷| CHINA CERAMICS|2007(43)第12期|5
年 第 期 中 国 陶 瓷 利用一种无毒的天然藻酸钠作为胶凝剂 , 在 固相 体积分数为 , 分散剂 , 胶凝 剂藻酸钠 的条件下制备的浆料粘度小于 剪切速率大于 一 。 成型的坯体结构均匀 、 表面 光滑 , 坯体抗折强度大于 , 在 ℃ 烧结 , 相对密度 , 弯曲强度 。 一 等 采用凝胶注模工艺成型了 一 厚的 。带状薄 片 。 实验用 的 粉 , 加人高岭土 、 和 助烧剂 , 引人有机单体 、 分散剂 、 引发剂和催化剂 等 , 在惰性气体保护下于 ℃流延成具有柔韧性带状薄 片 。 在 ℃ 烧结后相对密度达到 。 凝胶注模成型是一种实用性很强的技术 , 显著优点 在于成型后的坯体均匀性好及成型坯体具有较高的强度 , 可直接进行机加工获得合适的尺寸 , 而且烧成后收缩小 , 适合精准尺寸的成型 。 该工 艺对成型体没有尺寸和厚度 的限制 , 但其干燥条件苛刻 , 致密化过程 中坯体容易 出 现变形或开裂 。 直接凝固注模成型 直接凝固注模成型 , 简称 是 由苏黎世联邦工业学院开发的一种成型方 法 , 是一种生物酶技术 、 胶态化学和陶瓷材料学溶 为一体的成型技术 。 它利用在极性水介质 中 , 陶瓷粉体 表面带有相 当高的同性 电荷 , 浆料悬浮体处于稳定分散 状态 。 通过调节 值或增加粒子强度来改变悬浮粉体 的表面 电荷 , 使颗粒间的 吸引力大于排 斥力 , 颗粒凝聚成型 。 酶在其 中起到重要作用 , 它通过 分子合成及降解反应来改变浆料悬浮体的 值或者离 子强度 。 反应能通过温度及酶浓度来调节 。 等 用该工 艺 制备 陶瓷材料 , 在固相相体 积分数 , 四 乙钱胶凝剂 条件下 , 加人 和 作为烧结助剂 , 干燥收缩小于 · , 坯体 密度 , 明显高于凝胶注模的坯体密度 。 等 【 用该方法成型 陶瓷材料 , 在固相含量 , 二 一 制备了具有低粘度的浆料 , 采用尿素酶 作为催化剂 , 凝聚温度为 ℃ , 小 时后 的强度完全可 以脱模和和进行后处理 。 这种工 艺对成型坯体没有尺寸要求 , 浆料具有极好 的流变性质 , 不需或只需少量 的有机添加剂 , 坯体组织 均匀 , 相对密度高 , 无须脱脂 即能烧结 。 但生物酶添加 剂价格较高 。 水解辅助固化成型 水解辅助固化成型 , 简称 结合了 、 等方法的优点 , 通过在 悬浮液 中引人 粉体 , 利用 在 热激 发条件 下能 加速水解从而提高浆料粘度和加速固化的一种成型方法 。 反应式为 一 。甲 一 一 从上述三 个反应式可知 , 引人 粉体对于促进 固化成型有三个方面的作用 加速热水解 , 浆料中 的水被消耗 , 固相体积分数增高 伴随着 的水 解 , 形成的氨气改变 了 值从 而减小 了 花 电位 , 增 大 了浆料粘度 在 的水解过 程 中 , 生 成的胶 态 起到提高浆料粘度和辅助固化作用 圈 。 湘 等 通过 观察固化后坯体中无定型的氢氧 化铝和 颗粒间的显微结构 , 认为无定型的氢氧化铝 在提高粘度和促进凝固方面起着主要的作用 。 等 〔 研究了 的水解辅助固化成型 , 在固相体积分数 , , 时 , 经 ℃ 的固 化 , 得到结构均匀致密的成型体 。 具有固化过程快速 , 成型坯体具有较高的密度 , 适合于形状复杂的小尺寸制 品的成型 。 但也存在着时间的限制性 、 温度的稳定性及 固化过程的热交换等问题 , 不能适用于所有类型 的陶瓷 制备 。 胶态振动注模成型 胶态振动注模成型 , 简称 是 年由 发明的一种胶 态成型技术 。 它利用外界的作用 振动 完成注模成型 。 其过程为在固相体积分数 以上的陶瓷悬浮体中加人 , 使颗粒之间形成凝聚态 , 然后采用压滤或离心的 方法让悬浮体形成密实的结构 。 在这种状态下 , 固相体 积分数较高 大于 , 然后采用振动的办法 , 使其由 固态转变为流动态 , 注人一定形状的模腔中 , 振动静止 后实现原位固化 。 这种方法便于连续生产复杂形状的 陶瓷部件 , 但成型后的坯体强度较低 , 容易开裂和变形 。 温度诱导絮凝成型 温度诱导絮凝成型 详份 眠 “过 以曲 , 简称 是由瑞典表面化学研究所的 理时 利 用胶体的空间位阻稳定特性发明的一种净尺寸胶态成型技 术 。 该方法首先在有机溶剂中加人一种溶解度随温度变化的 分散剂 , 分散剂的一端吸附于颗粒表面 , 另一端在溶剂中伸 展 , 起到空间稳定分散粉体的作用 。 然后将分散好的高固相 含量的浆料注人模具 , 随着温度的降低 , 分散剂的溶解度逐 渐下降 , 失去了分散能力 , 实现了浆料的原位固化 。 该方法 选用的溶剂要求随温度的降低没有体积收缩和膨胀 , 一般选 用戊醇 。 分散剂可选用英国 公司的 聚 醋类分散剂 , 当降低到一定温度时其分散功能失效 , 致 使浆料粘度升高从而原位凝固 。 等 以 为 主原料 , 添加 、 、 纳米 等 , 采用聚醋 、 聚 胺共聚物 作分散剂和引发剂 , 使 固 相含量 的 良好分散悬浮液在较窄的温度诱导 范 围 ℃ 一 ℃ 内凝胶化 , 制得尺寸精确 、 表 面光 滑 、 高强度和密度均匀的坯 体 , ℃热压烧结后获得 密度 的 陶瓷 。 等 , , 以 为主原料 , 添加 、 采用 少 作为分散剂 , 制 中国陶瓷 的 第 期 © 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net
中国陶瓷 2007年第12期 备出固相含量达到6ωvo.%、低粘度的悬浮液。当温度由时,“墨滴”不带电,经过偏转板时“墨滴”不发生偏转, 20℃降低到13℃时,分散剂的分散作用迅速减弱,浆料被捕捉收回,不落在基板上。Hong- Ren wang等人 粘度、弹性模量迅速提高,并在5℃时完全固化。得到的采用S-32DPTM技术以氧化铝、氧化硅复合体系为原料 坯体组成结构均匀并具有高的硬度。由于聚酯类分散剂在制备了GRN透镜。R. Melcher等人以氧化铝、糊 有机溶剂中的溶解度具有可逆性,因而成型不合格的坯体精、铜合金等为原料釆用三维印刷成型技术制备出断裂 可以重新使用,成型坯体机械强度好,该方法已成功用于韧性为5.5MPa·m1,抗弯强度236MPa的氧化铝基金 AlO3、SiN4及复合材料的研究。 属/陶瓷复合材料。 Jooho Moon等人馴采用3DP技术 1.6快速自动成型技术 在碳床上印刷沉积SiC制备出SiC/Si复合材料。 决速自动成型技术( Rapid prototyping and Manufacturin 三维印刷成型具有易于制备复杂几何形状元件、易 简称RP或RRM)或自由实体造型( Solid free form实现自动化、成型速度快和成本低(尤其对小批量产品) Fabrication,简称S是80年代中期发展起来的一种成形等优点,是传统陶瓷制备工艺无可比拟的。 新技术,它是集CAD、CAM、机械电子工程、精密伺服2陶瓷成型技术的发展思路 驱动数控技术、激光技术、化学工程和新材料科学为 自上个世纪80年代以夹新的陶瓷成型技术不断出 体的新型制造技术,是世界上最先进的制造技术之一 Piezo-cleetncit' RP技术利用离散/堆积原理,采用积分制造三维实体 AlT 在成型过程中,先由三维造型软件在计算机中做成部件的 Nozzle 三维实体模型,然后将其用软件“切”出设定厚度系列片 Charging unIt 层(几个微米),再捋这些片层的数据信息传递给成型机, 控制材料有规律地、精确地逐层堆积而成所需零件,而不 需要特殊的模具、工具和人工干涉。J.L.Song等人 采用激光选择性烧结技术以石英砂为原料进行原位成型, 制备出高强度的石英部件。快速自动成型技术制备形状复 杂的陶瓷件无需模具,无需机械加工,可随时调整设计制 Reflux pipe 备形状复杂的陶瓷件和功能梯度材料,但成型坯体密度相 图3喷墨打印成型工艺原理示意图 对较低。在几种典型的RP技术中分层实体造型和三维印Fig.3 Schematic diagram of int- -jet printing fabrication 刷成型比较适合陶瓷材料的成型。 1.6.1分层实体成型 现,相信在科学技术高度发展和科技工作者的努力下还 分层实体成型( Laminated Object manufacturing 会有更多的新的成型方法涌现。与传统的成型方法相比 简称LOM)是将薄膜材料逐层激光切割成所需形状, 现代成型方法在制备复杂形状和梯度复合材料等方面有 然后叠加在一起的造形方法。1OM技术常用材料是纸 着十分明显的优势,有效控制了材料显微结构,减少了 金属箔、塑料膜、陶瓷膜等,除了可以制造模具、模型外,材料内部缺陷,提高了材料性能和可靠性,但同时又存 还可以直接制造结构件或功能件。LOM技术成形速度快, 在一定的局限性。为了适应高性能陶瓷材料发展的需要 制造成本低,制备高质量的陶恣件有着很大优势。但由于获得高致密、均性好和精度高的陶意成型体,并使其 材料薄膜厚度有限制,未经处理的表面不光洁,需要进行 具有实用价值,在陶瓷成型技术的发展方面应注重下列 再处理 几个问题 1.6.2三维印刷成型 (1)有待解决的技术难点 三维印刷成型技术( Three Dimensional Printing, 在胶态成型技术中,加强固化机理探讨和开发新的 简称3DP)或者称为喷墨打印成型法(int- jet printing 符合要求的物理或化学反应是该成型工艺发展的主要方 Fabrication)l,是一种全新的陶瓷成型方法,它是现代同之一,低粘度高固相含量浆料的制备是胶态成型工艺 计算机技术与纳米陶瓷悬浮浆料制备技术相结合的产物, 面临的首要问题;粉体表面改性,引人高效的分散剂和 这种技术最先由3 D System公司推出,并应用于复杂形 工艺参数等有待深入研究;坯体干燥时表面易有裂纹和 瓷部件的成型。其原理是计算机依据所需部件形状所起皮现象,脱脂过程常会引起坯体变形和开裂等缺陷, 的信息通过连续喷雾印刷头有选择地逐层将粉体粘 应寻求新的干燥和脱脂理论和方法;RP技术在陶瓷领域 结迭加并热处理成最终的部件,其原理如图3所示。将特 中的应用,首先是在保证成形的前提下,尽可能提高坯 制的“墨水”加压后雾化,经由一带电管子,在计算机的 体中粉体固含量,其次是提高层间结合质量,尽量减少 控制下,使“墨滴”有选择地带电,“墨滴”由水平及垂各向异性,在平面切片的基础上开展曲面切片的研究 直偏转板以静电偏转方式投射到基板上,逐层叠加,经加 (2)多学科交叉协作,探索新工艺 热处理后得到最终部件。当印刷头经过不需要成型的部位 随着经济、社会和科学的发展,三大材料及复合材 6|中国陶瓷| CHINA CERAMICS丨2007(43)第12期
中 国 陶 瓷 年 第 期 备出固相含量达到 、 低粘度的悬浮液 。 当温度由 ℃降低到 ℃时 , 分散剂的分散作用迅速减弱 , 浆料 粘度 、 弹性模量迅速提高 , 并在 ℃时完全固化 。 得到的 坯体组成结构均匀并具有高的硬度 。 由于聚醋类分散剂在 有机溶剂中的溶解度具有可逆性 , 因而成型不合格的坯体 可以重新使用 , 成型坯体机械强度好 , 该方法 已成功用于 、 召 及复合材料的研究 。 快速自动成型技术 决速自动五哩技术 血 饭丈 灿琶 列 酬团卫血汰劝卫 , 简 称 或 或 自 由 实 体 造 型 助 此 角 凡政公血 , 简称印 是 年代中期发展起来的一种成形 新技术 , 它是集 、 、 机械电子工程 、 精密伺服 驱动数控技术 、 激光技术 、 化学工程和新材料科学为一 体的新型制造技术 , 是世界上最先进的制造技术之一 四 。 技术利用离散 堆积原理 , 采用积分制造三维实体 。 在成型过程中 , 先 由三维造型软件在计算机中做成部件的 三维实体模型 , 然后将其用软件 “ 切 ” 出设定厚度系列片 层 几个微米 , 再将这些片层的数据信息传递给成型机 , 控制材料有规律地 、 精确地逐层堆积而成所需零件 , 而不 需要特殊的模具 、 工具和人工 干涉 。 等人 囚 采用激光选择性烧结技术以石英砂为原料进行原位成型 , 制备出高强度的石英部件 。 快速 自动成型技术制备形状复 杂的陶瓷件无需模具 , 无需机械加工 , 可随时调整设计制 备形状复杂的陶瓷件和功能梯度材料 , 但成型坯体密度相 对较低 。 在几种典型的 技术中分层实体造型和三维印 刷成型 比较适合陶瓷材料的成型 。 分层实体成型 分层实体成型 , 简称 是将薄膜材料逐层激光切割成所需形状 , 然后叠加在一起的造形方法 。 技术常用材料是纸 、 金属箔 、 塑料膜 、 陶瓷膜等 , 除了可以制造模具 、 模型外 , 还可以直接制造结构件或功能件 。 技术成形速度快 , 制造成本低 , 制备高质量的陶瓷件有着很大优势 。 但由于 材料薄膜厚度有限制 , 未经处理的表面不光洁 , 需要进行 再处理 。 三维印刷成型 三维印刷成型技术 眼 , 简称 或者称为喷墨打印成型法 一 〔, ’ , 是一种全新的陶瓷成型方法 , 它是现代 计算机技术与纳米陶瓷悬浮浆料制备技术相结合的产物 , 这种技术最先 由 公司推出 , 并应用于复杂形 状陶瓷部件的成型 。 其原理是计算机依据所需部件形状所 提供的信息通过连续喷雾印刷头有选择地逐层将粉体粘 结迭加并热处理成最终的部件 , 其原理如图 所示 。 将特 制的 “ 墨水 ” 加压后雾化 , 经 由一带 电管子 , 在计算机的 控制下 , 使 “ 墨滴 ” 有选择地带 电 , “ 墨滴 ” 由水平及垂 直偏转板以静 电偏转方式投射到基板上 , 逐层叠加 , 经加 热处理后得到最终部件 。 当印刷头经过不需要成型的部位 时 , “ 墨滴 ” 不带电 , 经过偏转板时 “ 墨滴 ” 不发生偏转 , 被捕捉收回 , 不落在基板上 。 一 等人 叨 采用 一 犯 技术以氧化铝 、 氧化硅复合体系为原料 制备了 透镜 。 等人 〔, , 以氧化铝 、 糊 精 、 铜合金等为原料采用三维印刷成型技术制备出断裂 韧性为 · ’一 , 抗弯强度 的氧化铝基金 属 陶瓷复合材料 。 等人 , 采用 技术 在碳床上 印刷沉积 制备出 复合材料 。 三维印刷成型具有易于制备复杂几何形状元件 、 易 实现 自动化 、 成型速度快和成本低 尤其对小批量产品 等优点 , 是传统陶瓷制备工艺无可比拟的 。 陶瓷成型技术的发展思路 自上个世纪 年代 以来新的陶瓷成型技术不断出 盘 。、 厦曰厂 八 一 图门日 , 一 怪 — 图 喷墨打印成型工艺原理示意图 一 现 , 相信在科学技术高度发展和科技工 作者的努力下还 会有更多的新的成型方法涌现 。 与传统的成型方法相 比 , 现代成型方法在制备复杂形状和梯度复合材料等方面有 着十分明显的优势 , 有效控制 了材料显微结构 , 减少了 材料 内部缺陷 , 提高了材料性能和可靠性 , 但同时又存 在一定的局 限性 。 为了适应高性能陶瓷材料发展 的需要 , 获得高致密 、 均一性好和精度高的陶瓷成型体 , 并使其 具有实用价值 , 在陶瓷成型技术的发展方面应注重下列 几个问题 有待解决的技术难点 在胶态成型技术中 , 加强固化机理探讨和开发新的 符合要求的物理或化学反应是该成型工 艺发展的主要方 向之一 , 低粘度高固相含量浆料的制备是胶态成型工 艺 面临的首要 问题 粉体表面改性 , 引人高效的分散剂和 工艺参数等有待深人研究 坯体干燥时表面 易有裂纹和 起 皮现象 , 脱脂过程常会 引起坯 体变形和开 裂等缺陷 , 应寻求新的干燥和脱脂理论和方法 技术在陶瓷领域 中的应用 , 首先是在保证成形 的前提下 , 尽 可能提高坯 体 中粉体固含量 , 其次是提高层 间结合质量 , 尽量 减少 各向异性 在平面切片的基础上开展曲面切片的研究 。 多学科交叉协作 , 探索新工艺 随着经济 、 社会和科学 的发展 , 三大材料及复合材 中国陶瓷 第 期 © 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net
07年第12期 中国陶瓷 料之间有了更多的内在联系和共性。从单一材料研究中(9刘维良.先进陶瓷工艺学M.武汉理工大学出版社, 发展起来的成型理论和方法,通过相互借鉴、沟通和发展,2004.8第一版:89-91 趋于汇合,一个适用于各类材料成型的统一理论体系正10刘学建,黄莉萍,古宏晨,符锡仁·陶瓷成型方法研究 在建设和形成。陶瓷成型技术是一门实用的、直接的科进展,陶瓷学报,199,04):230-234 学与技术,它涉及到最终材料的组织结构、性质和应用, [1l A.J. Mill an, R. Moreno, M. I. Nieto. Aqueous njection moulding alumina using agarose. materials 与物理化学、计算机技术及现代制造装备与技术等其它eter,200,(4):324-328 学科领域有非常密切的关系。打破专业界限,拓宽视! [12] Michaeli W, Hopmann C. New perspectives for 釆用多学科交叉互融,这将成为陶瓷成型技术取得突破 ceramic injection molding with gas injection. Advanced 的关键 ngineering Materials, 2000, 2(12): 827-832 (3)经济性是新成型技术具有生命力的关键 ]]陈展,气体辅助注射成型技术及其优越性,模具制造 经济性是新的成型技术能否获得推广和应用的关键。 004,(5):30-31 [4]余玲,傅建,赵侠,肖骥.气体辅助注射成型CAE应 已有的一些成型方法没有获得很好应用的主要问题是工用现状与趋势.模具制造,2005,(9):8-10 艺过程复杂,制备成本太高;也有一些是因为所用原料 15]王刚,阎逢元,石雷,杨祖华,精密陶瓷凝胶注模成型 有一定毒性或会产生环境污染,难以用于生产。在追求工艺评述.材料科学与工程学根,20)2,21(4);602-607 产品高性能的同时,成本和环保是非常重要的因素,性16]A.A. Caballo,M. Kok: bi,etal. A modified 价比超出一定范围是难以获得应用和为企业所接受。 model fcr alumina membranes formed by gel-casting (4)重视已有新成型技术的生产应用研究 followed by dip-coating. Journal of the European Ceramic society,2004,(24):3779-3787 目前已有的一些成型枝术先性和经济性较好, [17 Yu Jia, Yoshinori Kanno, Zhi-peng Xie. New gel- 具有非常好的应用前录。但由于种神原因处于研究多而 casting process for alumina ceramics based on gelation 应用少的局面,不能取得应有的效果,缺少研究成果的 of alginate. Journal of the European Ceramic Society 应用研究是主要原因之一。新的成型技术用于生产要研2002,(2):191-196 究适合不同原料、不同形状和不同性能的产品生产需要,8】 Xiang Jun-hui, Huang yong, Xie zhi-peng, 推广应用还有很长的路要走 Study of gel-tape-casting process of ceramic materials Materials Science and Engineering, 2002,(323): 336 341 [19] Yun Sung Jung, Ungyu Paik, et al. Consolidation of aqueous concentrated silicon nitride suspension by direct coagulation casting. Materials Science and 参考文献 Engineering a,2003,(342):93-100 [20] Wei Li, Hongxiang Zhang, et al. Rapid coagulation 李懋强.关于陶瓷成型工艺的讨论,硅酸盐学报,2001, of silicon carbide slurry via direct coagulation casting 29(5):466-470 Ceramics International, 2004,(30): 411-416 2]陈达谦.工业陶瓷成型新技术介绍,现代技术陶瓷,1994,[21]T. Kosma,S. Novak&M. Saiko. Hydrolysis 3:18,28-30 Assisted Solidification(HAS): A New Setting Concept for [3] Frey E. Shaping by electrophoresis of the slip Silik. Ceramic Net-Shaping. Journal of the European Ceramic J.1979,18(9/10);399-402 Society,1997,(17):427-432 [4』B. Ferrari,A.J. sanchez- Herencia,R. Moreno.[2]颜鲁婷,司文捷,苗赫,陶瓷成型技术的新进展,现代 Aqueous electrophoretic deposition of Al,O3/Zro2 layered技术陶瓷,2002,(1):42-47 ceramics. Materials Letters, 1998,(35):370-374 23] Sasa Novak, Toma Kosma, Kristoffer Krnel [5] Jianling Zhao, Xiaohui Wang, Longtu Li. Goran Dra i. Principles of the hydrolysis assisted Electrophoretic deposition of BaTiO, films from aqueous solidification (HAS) process for forming ceramic bodies suspensions. Material Chemistry and Physics, 2006,(99) s suspension. Journal of the European 350-353 Ceramic Society, 2002,(22): 289-295 [6] Li Jia, Zhe L u, Xiqiang Huang, et al. Preparation [24] Wei Li, Zhangsheng Liu, et al. Hydrolysis assisted of YSz film by gravity-electrophoretic deposition and its solidification of silicon carbide ceramics from aqueous application in SOFC. Ceramics International, 2007,(33): suspension. Ceramics International, 2005, (31): 159-163 631-635 25]曹茂盛等,材料合成与制备方法[M].哈尔滨工业大学出 7」W. Huisman,T. Graule and L.J. Gauckler.版社,2001.8第一版:231-232 et al. Centrifugal casting of alumina tube for membrane the European Ceramic Society, 2006, (26): 337-34B g Centrifugal slip casting of zirconia (TZP). Journal of the [26]Xin Xu, Sen Mei, J. M. F. Ferreira European Ceramic Society, 1994,(13)1: 33-39 SiN -SiC nano-composite ceramics through temperature- 18Lyung-Hee Kim, Seong-Jai Cho, Kyung-Jin Yoon, induced gelation and liquid phase sintering. Journal of pplication. Journal of Membrane Science, 2002,(199): [27]X.Xu Ferreira, et al Temperature-induced gelation of concentrated silicon 中国陶瓷| CHINA CERAMICS|2007(43)第12期|7
年 第 期 中 国 陶 瓷 料之间有了更多的内在联系和共性 。 从单一材料研究中 发展起来的成型理论和方法 , 通过相互借鉴 、 沟通和发展 , 趋于汇合 , 一个适用于各类材料成型的统一理论体系正 在建设和形成 。 陶瓷成型技术是一 门实用的 、 直接的科 学与技术 , 它涉及到最终材料的组织结构 、 性质和应用 , 与物理化学 、 计算机技术及现代制造装备与技术等其它 学科领域有非常密切的关系 。 打破专业界限 , 拓宽视野 , 采用多学科交叉互融 , 这将成为陶瓷成型技术取得突破 的关键 。 经济性是新成型技术具有生命力的关键 经济性是新的成型技术能否获得推广和应用的关键 。 已有的一些成型方法没有获得很好应用的主要问题是工 艺过程复杂 , 制备成本太高 也有一些是 因为所用原料 有一定毒性或会产生环境污染 , 难以用于生产 。 在追求 产品高性能的同时 , 成本和环保是非常重要的因素 , 性 价比超出一定范围是难以获得应用和为企业所接受 。 重视 已有新成型技术的生产应用研究 目前已有的一些成型技术先进性和经济性均较好 , 具有非常好 的应用前景 。 但由于种种原因处于研究多而 应用少的局面 , 不能取得应有的效果 , 缺少研究成果的 应用研究是主要原因之一 。 新的成型技术用于生产要研 究适合不同原料 、 不同形状和不同性能的产品生产需要 , 推广应用还有很长的路要走 。 参 考 文 献 【 李憋强 关于陶瓷成型工艺的讨论 硅酸盐学报 , , 一 【 陈达谦 工业陶瓷成型新技术介绍 现代技术陶瓷 , , , 一 」 , , 一 【 , 一 , 印 , , 一 , , 卯 叮 邓 , , 一 【 , 位 , , 一 , , 一 【 」 , , , 一 」 一 , 一 , 眼一 , 汀 , , 一 刘维 良 先进陶瓷工 艺学 武汉理工 大学出版社 , 第一版 一 【 」刘学建 , 黄莉萍 , 古宏晨 , 符锡仁 陶瓷成型方法研究 进展 陶瓷学报 , , 一 〔 , , , , 一 【 』 , , , 一 【 陈展 气体辅助注射成型技术及其优越性 模具制造 , , 一习 【 余玲 , 傅建 , 赵侠 , 肖骥 气体辅助注射成型 应 用现状与趋势 模具制造 , , 一 【 」王 刚 , 阎逢元 , 石雷 , 杨祖华 精密陶瓷凝胶注模成型 工艺评述 材料科学与工程学报 , , 一 , , 一 一 , , 一 【 , , 址一 吧 罗 一 , , 一 【 一 , , 一 一 一 , , 【 , , , , 一 【 , , 眼 理 , , 一 【 , 一 献 一 , , 一 颜鲁婷 , 司文捷 , 苗赫 陶瓷成型技术的新进展 现代 技术陶瓷 , , 一 【 」 蓉 , , , 江 , , 一 【 , , 邓 · , , 一 曹茂盛等 材料合成与制备方法 哈尔滨工业大学出 版社 , 第一版 一 正 , , 一 一 详 一 详 , , 一 【 」 , , , 一 中国陶瓷 田 ‘ 加 仔 第 斯 © 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net
中国陶瓷 2007年第12期 carbide suspensions. Journal of Colloid and Interface Kernan, Emanuel M. Sachs. Alumina-doped silica Science (277):111-115 gradient-index (GRIN) lenses by slurry-based three :8] Tay B. Y, Evans J. R. G, Edirisinghe M. J. dimensional printing (S-3DPTM). Journal of Non Solid freeform fabrication of ceramics. Int. Mat. Rev. Crystalline Solids, 2004,(349): 360-367 2003,48(6):341-370 [33] R. Melcher, S. Martins, N. Travitzky, P. Greil [29] J. L. Song, Y. T. Li, Q. L. Deng, D. J. Hu. Fabrication of Al203-based composites by indirect Rapid prototy ping manufacturing of silica sand patterns 3D-printing. Materials Letters, 2006,(60): 572-575 based on selective laser sintering. Journal of Materials [34] Jooho Moon, Amador C. Caballero, et al Processing Technology. 2007,(187-188):614-618 Fabrication of functionally graded reaction infiltrated [30)张宇民,韩杰才,赫晓东,杜善义,快速成形技术在陶SiC- Si composite by three- dimensional printing(3DPTM) 瓷领域中的应用.材料工程,1999,(11):37-40,44 process. Materials Science and Engineering A, 2001 31]庄志强,王剑,刘勇,陶瓷成型新方法及其应用的研298:110-119 究,陶瓷研究与职业教育,2004,2(1):43-47 [32 Hong-Ren Wang, Michael J. Ci Brian D MODERN MOLDING TECHNIQUES AND DEVELOPMENT OF CERAMICS Zhou Zhufa, Wang Sunel, /We Mingroin (School of Material Engi ee ring. Sooct cw (hiversity, Suzhou 215021) 【 Abstract】: The im: oo role and the basic requirements of molding techniques for forming high- performance ceramic green bodies were analyzed. The modern molding techniques in and abroad were reviewed Some new important molding techniques, such as Centrifugal Deposition Casting, Electrophoretic depositio Casting, Centrifugal Slip Casting, Injection Molding, Colloidal Casting, Rapid Prototyping and Manufacturing were introduced. On the base of discussing the principles and characteristics of such techniques above, this paper pointed and looked into the distance of the ceramic molding techniques (Keywords] Ceramics, Molding, Review, Modern techniques (上接第20页· Continued from page20) research -present and prospect J. Ferroelectrics, 1999, ceramics J]. J Mater Sci: Mater Electron, 2007(18) 23l(1-4):133-141 605-609 7吴裕功,马晋毅等.(Bi1NaTO,- SrTio3无铅压电陶31] Lanfang gao, Yanqiu huang, Yan Hu, et al. Dielectric 瓷的介电压电性能.压电与声光,200,0226):370-372. and ferroelectric properties of(-x) BaTio3-xBi,3 Na.tio3 8黎辉东·0.94(Bi1Na1TO3-0.06BaTO3压电陶瓷的 ceramIcs. Ceramics International,2007,33(6) 掺杂改性研究[D].中科院上海硅酸盐研究所,上海,2003:6.1041-1046 29)赁敦敏,肖定全,朱建国等.从发明专利看无加压电陶[32] Yueming Li, Wen chen,etal. Dielectric and 瓷的研究与发展—无铅压电陶瓷20年发明专利分析之一. ferroelectric properties of lead- -free Na.Bia.TiO 功能材料.2003,34(3):250-253 Ko. Tio, ferroelectric ceramics [J]. Ceramics [30] Yanqiu Huang, Lanfang Gao, et al. Compositional Intemational, 2005,(31):39-142 effects on the properties of (1-x)BaTio,- xBi,. Nan sTiO, CURRENT DEVELOPMENT OF RESEARCHES AND PROSPECTS ON BaTiO-BASED LEAD-FREE PIEZOELECTRIC CERAMICS Li Ke, Zhang De, Zhou (Faculty of Material Science and Chemical engineer ing. China Uhiversity of Geosciences [Abstract: BaTio, piezoelectric ceramics have been attracting great attention worldwide as famous and deep-studied material with excellent electric properties and low contamination. In this paper, some bT-based lead-free piezoelectric ceramics systems are summarized The research work and the electrical properties of BatiO, -based, bT-BNT and bT-BKT are emphasized. Meanwhile, the new development and prospects of them also has been discussed [Keywords]: Batio, electric properties, lead-free piezoelectric ceramics, BT-BNT, BT-BKT 中国陶瓷| CHINA CERAMICS|2007(43)第12期
中 国 陶 瓷 年 第 期 , , 一 」 , , , 一 【 」 , , , , 一 一 田 张宇民 , 韩杰才 , 赫晓东 , 杜善义 快速成形技术在陶 瓷领域中的应用 材料工程 , , 一 、 〕庄志强 , 王 剑 , 刘 勇 陶瓷成型新方法及其应用的研 究 陶瓷研究与职业教育 , , 一 一 , 皿 , , 一 一 一 一 一 一 , , 一 , , , 且 一 一 , , 一 【 」 , , 一 一 , , 一 旧 乃 助而 防 门 弘溯 八卜 产 》勺 胡川 刀 旧 八 厂晚艺 旧 斤 二 叩 , 八 山 , 。劝 一 详 , , 〕 , , , , , 尹 , , , 上接第 页 · 一 , , 一 一 吴裕功 , 马晋毅等 · , 飞 一 。 无铅压电陶 瓷的介电压 电性能 压 电与声光 , , 一 黎辉东 · · · 厂 · 压 电陶瓷的 掺杂改性研究【 中科院上海硅酸盐研究所 , 上海 , 【 」赁敦敏 , 肖定全 , 朱建国等 从发明专利看无铅压 电陶 瓷的研究与发展 —无铅压电陶瓷 年发明专利分析之一 功能材料 , 一 【 」 , , 一 厂 。, , 【 」 , 一 【 , 叫 , , 悦 允 一 厂 」 , , 一 」 , , 一 ‘〕 厂 。 〔」 , , 一 一 一 乙 乃日门 乃 。“ 昆 厂几 日 才丫 。厂喃艺 日 , 月 朋 凸日 叩川 川 助 门 比 丫 。 了 门 叭勺自 了 一 一 飞 一 父 一 , 一 一 , 卿 , , 一 , 一 , 一 中国陶瓷 第 期 © 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net
