凝胶注膜成型.ppt

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1、凝胶注膜成型工艺主要内容★凝胶注膜成型工艺简介★凝胶注膜成型工艺特点★凝胶注膜成型工艺流程图★凝胶注膜成型工艺的基本原理★凝胶注膜成型工艺的发展趋势★参考文献★凝胶注膜成型工艺简介凝胶注膜成型(gelcasting)是继注浆成型、注射成型之后发展起来的又一种近净尺寸成型工艺，由美国橡树岭国家实验室研制开发成功，现已实现Al2O3和Si3N4的工业化生产。它克服注浆及注射成型的缺点,继承它们的优点,成为一种独具特色又极具前景的新型陶瓷成型工艺。★凝胶注膜成型工艺特点Gelcasting基于传统的陶瓷制作工艺和有机化学知识的结合，将陶瓷粉末分散在有机单体溶液中，有机单体在催化剂/引发剂或

2、热作用下，发生原位聚合反应形成网状结构将陶瓷粉末包裹其中，成为硬实的坏体。相对注浆成型来说，Gelcasting成型周期短，制品的结构与密度均匀，性能稳定可靠；与注射成型相比，凝胶注模成型不需要昂贵的成型模具，一般以水作分散介质，只需少量的粘合剂，因此不需要严格的排胶工序，适合批量生产及特殊制件的一次成型。综上所述，Gelcasting工艺特点为：(1)工艺过程时间短、所用设备价廉，制作成本低；(2)制品的结构和密度均匀，对制品的形状与尺寸受限制小；(3)有机单体含量低，产品尺寸精度高，坯体强度高（可达30MPa），可进行机械加工，适宜进行较复杂的成型加工。★凝胶注膜成型工艺流程图溶

3、剂+有机单体+交联剂预混液无机粉体+分散剂研磨混合脱气料浆催化剂+引发剂注膜固化脱模干燥排胶烧结机加工Gelcasting工艺的基本原理是在低粘度高固相含量的料浆中加入有机单体，在催化剂和引发剂的作用下，使料浆中的有机单体交联聚合成三维网状结构，从而使料浆原位固化成型。然后再进行脱模、干燥、去除有机物、烧结，即可得到所需的陶瓷零件。★凝胶注膜成型工艺的基本原理★凝胶注膜成型工艺的发展趋势凝胶注模成型工艺自问世以来，得到了迅猛发展，其应用前景极为广阔，值得进一步研究开发，其今后的发展方向主要有以下几个方面。①应用领域的拓展②环境友好型凝胶体系的开发③合理的凝胶固化方法的研究④与激光选区

4、烧结成型技术联用⑤热可逆凝胶注模成型的发展★参考文献[1]杜蛟.超细二氧化锆凝胶注模成型研究[D].河北理工大学，2008[2]杜景红,史庆南,严继康等.凝胶注模在PMN-PZT压电陶瓷中的应用[J].昆明理工大学材料与冶金工程学院,2005(8):1229-03[3]彭珍珍，蔡舒，吴厚政.陶瓷的凝胶注模成型及其研究现状[J].天津大学教育部高温结构陶瓷及工程加工技术重点实验室,2004[4]余琴仙,包镇红,苗立峰.氧化铝凝胶注模成型的工艺研究[J].江西省陶瓷工艺美术职业技术学院,2009(8):0027-03请提出宝贵意见谢谢①应用领域的拓展Gelcasting工艺首先是针对氧化

5、铝陶瓷研制开发的,后来美国橡树岭国家实验室又成功地将其应用于氮化硅陶瓷部件的工业化生产。近年Gelcasting已经用生产各种陶瓷制品，从单一组分到复合组分，从简单的片状、管状、到复杂的叶片、齿轮、涡轮转子，从结构陶瓷到功能陶瓷。今后，该工艺的应用还应进一步拓展，从非金属粉末要逐步推广到金属领域，其尺寸范围要进一步扩大，目前主要应用于微米级颗粒成型和较粗的耐火材料成型，纳米颗粒的应用相对较少，细、密、匀、纯是性能优良材料的必要条件，因此研究纳米级颗粒注凝有助于高、精、尖材料的发展。②环境友好型凝胶体系的开发最初的Gelcasting工艺采用非水溶性丙烯酸凝胶体系,具有一定的毒性，既不

6、利于操作人员的身体健康，又会给环境带来一定的危害，因此积极寻求健康无毒的凝胶体系势在必行。国内外的研究者已经在这方面做了很多有益的探索，如低毒性的甲基丙烯酰胺、无毒的藻酸盐、天然凝胶大分子等都得到了较好的应用。但研究者的目标并未到此结束，寻找一种高效无毒的凝胶体系一直是他们孜孜以求的目标。随着全球环保和人类健康意识的日益增强，天然无毒的生物材料（如明胶、琼脂、壳聚糖等单体）成为研究者的首选材料。③合理的凝胶固化方法的研究当前的固化方法基本上沿用了高聚物合成中的升温法，即将浓悬浮体浆料注模后，通过对模具加热，使体系温度升高至40～80℃，然后在此温度下保温一定时间，凝胶前驱体在引发剂作

7、用下发生凝胶化反应，形成三维网络结构，从而实现原位固化成型。参考高分子凝胶化学理论并经过试验研究，发明了一种氧化还原法引发陶瓷料浆凝胶化新技术。该技术以过硫酸铵-亚硫酸铵水溶液作为氧化还原剂，混合后一次性加入（也允许分别加入）料浆中，搅拌均匀后注模，在室温下静置即可使料浆快速均匀凝胶化。④与激光选区烧结成型技术联用与激光选区烧结成型技术（SLS）联用，可以成型复杂形状的陶瓷制件。首先用一种聚合物通过SLS成型出所需的自毁性模具框架(该框架结构正好与所需的陶