中國粉體網(wǎng)訊 成型工藝是得到內(nèi)部均勻及高密度坯體的核心環(huán)節(jié)，現(xiàn)有的陶瓷成型方法主要包括：干壓成型、半干壓成型,、可塑成型、注漿成型,、等靜壓成型和3D打印成型,。
薄壁復(fù)雜形狀陶瓷理論上只有3D打印成型才能夠做出像紙一樣薄的形狀復(fù)雜的陶瓷半成品。但是3D打印成型存在價(jià)格昂貴,、生產(chǎn)效率也不高等缺點(diǎn),；另外，3D打印最大的問題就是：在成型的過程中需要引入大量的樹脂黏合劑,，因大量有機(jī)黏合劑的引入,，在素坯排燒和產(chǎn)品燒成過程中，導(dǎo)致干燥和燒成收縮太大（15%～20%線收縮）,，而使產(chǎn)品開裂,、變形和坍塌，無法制作出形狀不變、尺寸相對(duì)精準(zhǔn)的薄壁復(fù)雜形狀的陶瓷制品,。
因此,，探索一種新的陶瓷成型模式，解決薄壁復(fù)雜形狀陶瓷的成型和制作問題,，很有必要,。
新成型方法：由“柔軟性”變“硬質(zhì)”
有研究發(fā)現(xiàn)，利用無機(jī)金屬纖維材料的“柔軟性”實(shí)現(xiàn)“硬質(zhì)”復(fù)雜形狀陶瓷的,，這是一種新型的陶瓷成型方法,。具體方法：
1、用無機(jī)非金屬纖維制成無機(jī)非金屬纖維紙,；
2,、把無機(jī)非金屬纖維紙通過折紙法、剪紙法,、卷紙法,、合成紙板法、紙繩編織法制作各種復(fù)雜形狀的無機(jī)非金屬纖維紙件,；
3,、將纖維紙件浸入事先調(diào)配好的陶瓷基高溫強(qiáng)化劑之中，待料漿浸入程度達(dá)到要求后,，取出滲入陶瓷基高溫強(qiáng)化劑的纖維復(fù)合材料素坯樣件,；
4、最后將素坯樣件干燥后燒結(jié),，制成復(fù)雜形狀的陶瓷產(chǎn)品,。
這種新型成型方法與通常的陶瓷成型方法相比有以下特點(diǎn)：
●在本法中的陶瓷基高溫強(qiáng)化劑屬普通水系料漿，無需添加石蠟,、樹脂等有機(jī)黏結(jié)劑,，可節(jié)省工藝過程，環(huán)保,。
●無機(jī)非金屬纖維與陶瓷基高溫強(qiáng)化劑結(jié)合后,，纖維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與高溫強(qiáng)化劑強(qiáng)強(qiáng)結(jié)合，雙重保護(hù),，避免變形和坍塌,。
●該種結(jié)構(gòu)的陶瓷基復(fù)合材料，因無機(jī)非金屬纖維的框架作用使得制品的燒成收縮非常�,。ň�收縮1.5%～2.1%）,，燒成過程不易產(chǎn)生變形。
因該方法具有上述突出優(yōu)點(diǎn),，使得難以實(shí)現(xiàn)的薄壁復(fù)雜形狀陶瓷制作變得簡單易行,，這是陶瓷成型方法的新發(fā)現(xiàn),。
新成型法制備工藝研究
基于新成型方法的陶瓷基復(fù)合材料制備工藝研究共包含了無機(jī)非金屬纖維紙的制備工藝研究和陶瓷基復(fù)合材料新的成型和制作方法研究兩方面的內(nèi)容。
工藝流程圖
1,、無機(jī)非金屬纖維紙的制備工藝研究
根據(jù)性能要求,，無機(jī)金屬纖維紙可分為：無機(jī)非金屬纖維紙P、M,、G等,。其中，無機(jī)非金屬纖維紙P用量最大,，也是最為普遍的一種無機(jī)非金屬纖維紙,。在成型過程中無機(jī)非金屬纖維紙的性能要求很高，應(yīng)具有：超薄,、柔軟,，常溫下干、濕強(qiáng)度高,、耐高溫度等級(jí)高等技術(shù)特性,。
無機(jī)非金屬纖維主要成分是Al2O3和SiO2，是由含鋁元素的礦石（高嶺土或黏土等）為主要原料經(jīng)1700℃以上高溫煅燒熔融后,，經(jīng)過噴吹后形成的纖維狀物質(zhì),。雖然其形態(tài)與植物纖維相似，但由于構(gòu)成不同,，它的物理化學(xué)性能與植物纖維有較大的差異。
無機(jī)非金屬纖維與植物纖維的對(duì)比
無機(jī)非金屬纖維無親水性,，要想其保證分散均勻,，就要通過引入特殊的有機(jī)助劑來實(shí)現(xiàn)，這些助劑通過對(duì)無機(jī)非金屬纖維的濕潤,、表面改性,、分散、懸浮和黏結(jié)等過程處理,，來滿足無機(jī)非金屬纖維紙的抄造工藝要求,。比如：
（1）打漿和除渣：采用疏解器，控制轉(zhuǎn)數(shù)對(duì)無機(jī)非金屬纖維打漿,，利用金屬編織網(wǎng)過濾,；
（2）引入9%針葉木漿提高無機(jī)非金屬纖維紙強(qiáng)度；
（3）添加分子量為500萬的PEO作為分散劑,保證分散均勻,；
（4）添加1.0%水溶性樹脂Y,，對(duì)無機(jī)非金屬纖維紙進(jìn)行改性增強(qiáng)處理。
2,、陶瓷復(fù)合材料新成型法與制造方法
將紙件浸于陶瓷基高溫強(qiáng)化劑液體中,，待料漿浸入程度達(dá)到要求后取出,，得陶瓷基無機(jī)非金屬復(fù)合材料半成品；再將其干燥后進(jìn)行燒結(jié),，得陶瓷基復(fù)合材料產(chǎn)品,。因復(fù)雜形狀薄壁陶瓷制品在燒成過程中極易發(fā)生變形和塌陷，所以通過配方和工藝設(shè)計(jì),，保證產(chǎn)品在燒成的任何溫度下,，都能保持適宜的強(qiáng)度而不坍塌和變形，是制作薄壁復(fù)雜形狀陶瓷產(chǎn)品的技術(shù)關(guān)鍵,。
要解決這一技術(shù)關(guān)鍵問題,，要從陶瓷基復(fù)合材料的配方和工藝設(shè)計(jì)入手，主要包括:
（1）無機(jī)非金屬纖維的選擇,；
（2）陶瓷基高溫強(qiáng)化劑的選擇,；
（3）無機(jī)非金屬纖維與陶瓷基高溫強(qiáng)化劑匹配組合設(shè)計(jì)；
（4）陶瓷基高溫強(qiáng)化劑固含量的確定,；
（5）燒成溫度制度制定,。
根據(jù)不同種類無機(jī)非金屬纖維性能特點(diǎn)設(shè)計(jì)組合不同的陶瓷基高溫強(qiáng)化劑，實(shí)現(xiàn)燒成過程不坍塌,、不變形的目標(biāo),，同時(shí)，因材料配方組合的不同,，能夠制作出不同性能和用途的陶瓷基復(fù)合材料,。
陶瓷基高溫強(qiáng)化劑液體由作為固體組分的無機(jī)非金屬材料和水組成，固含量為45％～65％,；燒結(jié)條件為：將干燥的半成品在30～50min內(nèi)（因產(chǎn)品不同而變化）隨爐升溫至燒結(jié)溫度,，保溫?zé)Y(jié)20min后，關(guān)閉電爐,，隨爐冷卻至室溫,，燒結(jié)溫度1000～1300℃（因產(chǎn)品不同而變化），得陶瓷基復(fù)合材料產(chǎn)品,。通過大量的實(shí)驗(yàn)和研究,，研究人員作出了系列薄壁陶瓷基復(fù)合材料產(chǎn)品，如下表：
產(chǎn)品系列與參數(shù)控制
樣品圖片
總結(jié)
這種新型的陶瓷成型方法,，既能做出致密陶瓷,，也能作出多孔陶瓷。能做出像紙一樣薄的形狀復(fù)雜并可隨意創(chuàng)作的各種不同顏色的折紙?zhí)沾苫�,、剪紙�(zhí)沾善途幙棾商沾苫ɑ@等藝術(shù)陶瓷產(chǎn)品,，實(shí)現(xiàn)了復(fù)雜薄壁陶瓷工藝簡單化、日�,；繕�(biāo),。同時(shí)可利用無機(jī)非金屬纖維紙纖維之間相互交織的網(wǎng)絡(luò)特性,，做出不同性能要求的多孔陶瓷產(chǎn)品，用于化工和食品工業(yè)的過濾陶瓷材料,。
該方法的可靠性已通過了實(shí)驗(yàn)室的驗(yàn)證,，現(xiàn)已在實(shí)驗(yàn)室生產(chǎn)出系列小試樣品。而現(xiàn)在用這種方法制作的產(chǎn)品只局限在1000～1300℃的普通陶瓷,，我們也可以用這種方法制作出1500～1800℃的精細(xì)陶瓷,，只需選用更高溫度等級(jí)的無機(jī)非金屬纖維和與之相匹配的陶瓷基高溫強(qiáng)化劑就能夠?qū)崿F(xiàn)技術(shù)上的突破，達(dá)到制作精細(xì)陶瓷的目標(biāo),，這方面的工作還有待于進(jìn)一步的研究和探索,。
參考來源：
喬禾等人：折疊出來的陶瓷——基于一種新的陶瓷成型機(jī)制作方法的發(fā)現(xiàn)和研究
（中國粉體網(wǎng)編輯整理/空青）
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