凝胶注模成型技术的研究与进展

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1、第20卷第3期中国有色金属学报2010年3月Vol.20No.3TheChineseJournalofNonferrousMetalsMar.2010文章编号：1004-0609(2010)03-0496-14凝胶注模成型技术的研究与进展王小锋，王日初，彭超群，李婷婷，罗玉林，王超，刘兵(中南大学材料科学与工程学院，长沙410083)摘要：对凝胶注模成型技术的研究与进展情况进行综述。阐述成型原理和工艺过程；总结凝胶体系，并根据凝胶体系的来源将其分为合成凝胶体系和天然凝胶体系两类；介绍该技术在粗颗粒粉体材料、复合材料、多孔材料、功能材料和粉末冶金

2、等领域的应用研究情况；探讨凝胶注模成型技术存在的问题和研究发展方向。关键词：凝胶注模；成型技术；凝胶体系；应用中图分类号：TG174.443文献标识码：AResearchanddevelopmentofgelcastingWANGXiao-feng,WANGRi-chu,PENGChao-qun,LITing-ting,LUOYu-lin,WANGChao,LIUBing(SchoolofMaterialsScienceandEngineering,CentralSouthUniversity,Changsha410083,China)Abst

3、ract:Theresearchanddevelopmentofgelcastingtechniquesarereviewed.Theprinciplesandprocessesofthisformingtechnologyarediscussed.Gelsystemsaresummedupanddividedintosyntheticandnaturalgelsystemsaccordingtothesourceofgelsystems.Applicationsarecommented.Finally,theproblemsanddevelo

4、pmentofgelcastingtechnologyarealsopointedoutandanalyzed.Keywords:gelcasting;formingtechnique;gelsystem;application[8]20世纪90年代初期，美国橡树岭国家重点实验逆凝胶体系等，相应的凝胶形成机理也由最初的化室(OakRidgeNationalLaboratory，ORNL)的JANNEY学反应过程拓展为物理反应过程。此外，它已不仅仅和OMATETE发明了一种新的陶瓷成型技术—凝胶作为一种重要的先进陶瓷成型方法，而且应用到了粉[1−

5、3][9]注模成型技术。该技术将传统的陶瓷工艺与聚合物末冶金领域，如用于制备镍基合金等。因此，有必化学巧妙地结合起来，是一种新型的制备高品质复杂要对凝胶注模成型技术的研究与发展进行系统的归[4−7]形状陶瓷件的近净成型技术。纳、分析和总结。与其他成型技术相比较，凝胶注模成型技术具有本文作者从粉体成型技术的角度，阐述凝胶注模[4−7]一系列的优点：1)适用范围广，对粉体无特殊要成型技术的成型原理和工艺过程；并根据凝胶体系的求；2)可实现近净尺寸成型，制备出复杂形状的部件；来源进行分类；综述了凝胶注模成型技术的应用研究3)坯体强度高，明显优于传统成

6、型工艺所制的坯体，情况；最后，分析了发展中存在的问题。可进行机械加工；4)坯体有机物含量低；5)坯体和烧结体性能均匀性好；6)工艺过程易控制；7)成本1凝胶注模成型技术的基本原理与低廉。因此，该成型技术一经提出就成为国内外研究工艺流程的热点，被应用于制备各种陶瓷部件，特别是制备形[4,6−7]状复杂的陶瓷零部件。随着凝胶注模成型技术的凝胶注模成型技术将传统的粉体成型工艺与有机不断改进和完善，一系列凝胶体系也被提出，如热可聚合物化学结合，将高分子单体聚合的方法灵活地引收稿日期：2009-11-20；修订日期：2009-12-29通信作者：王日初，

7、教授，博士；电话：0731-88836638；E-mail:wrc@mail.csu.edu.cn第20卷第3期王小锋，等：凝胶注模成型技术的研究与进展497[6]入到粉体成型领域中，通过制备低黏度、高固相体积为水系凝胶注模和非水系凝胶注模。前者是在后者分数的悬浮液来实现净尺寸成型高强度、高密度均匀的基础上发展起来的，是一种可望普遍推广的成型坯体。其基本思想是采用具有三维网络结构的高分子方式；而后者则主要适用于那些与水发生化学反应的物质将分散均匀的粉体悬浮液中的颗粒包裹使之原位系统。固定，从而得到具有粉体与高分子物质复合结构的坯体。实际上，凝胶

8、注模的坯体就是一种粉体与高分子2.1非水系凝胶注模成型技术[1,6]有机物的复合材料。该方法的基本原理是在低黏度、早在1985年JANNEY等就开始了