材料合成與制備(材料概論)

3.5成型材料只有經(jīng)過成型加工，形成最終產(chǎn)品或制品，才能體現(xiàn)其功能和價值。材料的加工工藝涉及三個方面：材料、成型加工與制品。制品的性能取決于材料的內(nèi)在性能和成型加工過程中所賦予的附加性能。一、成型①附加性能：成型過程所引起的材料的物理、化學變化造成的性能。制品的性能是由材料的內(nèi)在性能和成型加工所賦予的附加性能決定的。②成型：泥料或熔液借助于外力或模具，成為具有一定尺寸、形狀和強度的坯體或制品的過程。12021/10/10星期日1ppt課件3.5成型③成型加工：將各種狀態(tài)的原料轉(zhuǎn)變成具有固定形狀制品的工藝過程。成型加工通常包括兩個過程：Ⅰ.使原料變形或流動并取得需要的形狀；Ⅱ.進行固化以保持所取得的形狀成為制品。材料成型加工工藝是將材料通過成型加工轉(zhuǎn)變成實用性制品的工程技術。由成型與加工兩部分組成。22021/10/10星期日2ppt課件3.5成型二、材料的成型特性材料的成型特性主要表現(xiàn)為可流動性和可塑性變形性。①可流動性：材料在加熱作用下或添加溶劑時表現(xiàn)出來的流動性。②可塑性變形性：材料在加熱作用下或添加溶劑、增塑劑等助劑時，同時受外力作用下，表現(xiàn)出來的塑性變形行為。③材料成型方法的成型特性分類：根據(jù)材料的成型特性，成型方法可分為自由流動成型、受力流動成型、受力塑性成型和其他成型。32021/10/10星期日3ppt課件3.5成型④自由流動成型：成型時無外力作用下，將呈流動狀態(tài)的物料倒入模具型腔，或使其附在模具表面，經(jīng)改變溫度、反應或溶劑揮發(fā)等作用，使之固化或凝固，從而形成具有模具形狀的產(chǎn)品，最終產(chǎn)品可以是成品，也可以是半成品(如表所示)。成型類型材料成型方法自由流動成型金屬材料澆鑄無機非金屬材料玻璃陶瓷人工自由成型、澆鑄注漿成型、流延成型高分子材料塑料橡膠纖維澆鑄、搪塑、浸漬浸漬、澆鑄浸漬42021/10/10星期日4ppt課件3.5成型⑤受力流動成型：在受力作用下，將呈流動狀態(tài)的物料注入模具型腔，或使物料通過一定形狀的口模，或附在模具表面，經(jīng)溫度變化、反應或溶劑揮發(fā)等作用，使物料冷凝、固化，形成產(chǎn)品，產(chǎn)品一般無需后續(xù)加工即可直接使用(如表所示)。成型類型材料成型方法受力流動成型金屬材料特種鑄造無機非金屬材料水泥玻璃陶瓷注漿成型(？)吹制、拉制、壓制、壓延成型壓力注漿、熱壓成型高分子材料塑料橡膠纖維注塑、擠出、壓延、壓制、反應注射注射、注壓成型熔體紡絲、干法紡絲、濕法紡絲復合材料手糊、模壓、擠出、注射成型等52021/10/10星期日5ppt課件3.5成型☆教材錯誤：P22表2-6成型方法的類別中水泥沒有“注漿成型”。⑥受力塑性成型：在高溫或常溫，或塑化條件下，受力使固態(tài)物料產(chǎn)生塑性變形而獲得所需尺寸、形狀及力學性能的成型方法(如表所示)。成型類型材料成型方法受力塑性成型金屬材料鍛造、沖壓、軋制、擠壓、拉撥、超塑性非金屬材料陶瓷擠壓、車坯、旋坯、滾壓、壓制高分子材料塑料橡膠真空成型壓出、壓延、壓制62021/10/10星期日6ppt課件3.5成型⑦其他成型(如表所示)。成型類型材料成型方法其他成型金屬材料粉末冶金、焊接非金屬材料玻璃燒結(jié)成型高分子材料塑料泡沫塑料成型、燒結(jié)成型復合材料纏繞成型72021/10/10星期日7ppt課件3.5成型二、成型方法成型的目的：將材料轉(zhuǎn)變成具有一定形狀的半成品或成品。金屬材料、無機非金屬材料、高分子材料和復合材料的成型方法具有各自的系統(tǒng)和特點。但相互之間又有許多相似之處，可相互借鑒。82021/10/10星期日8ppt課件3.5成型各類材料的主要成型方法如表所示。材料類型材料品種成型方法金屬材料黑色金屬有色金屬鑄造、塑性成型(鍛造、沖壓、軋制、擠壓、拉撥、超塑性成型)、粉末冶金、焊接等無機非金屬材料水泥注漿成型(？)玻璃人工成型(吹制、自由成型、拉制等)機械成型(壓制、吹制、拉制、壓延、澆鑄、燒結(jié)等)陶瓷可塑成型(擠壓、車坯、旋坯、滾壓)注漿成型(空心、實心、壓力、離心、真空、熱壓等)壓制成型(流延法)高分子材料塑料注射、壓制、壓延、中空成型、熱成型、澆鑄、搪塑、浸漬、真空成型、泡沫塑料成型、燒結(jié)橡膠壓制、壓延、壓出、浸漬、澆鑄、涂層等合成纖維熔體紡絲、干法紡絲、濕法紡絲等復合材料手糊成型、模壓成型、纏繞成型、擠出成型、注射成型等92021/10/10星期日9ppt課件3.5成型☆教材錯誤：P22表2-5各類材料的主要成型方法中水泥沒有“注漿成型”。材料成型方法有數(shù)十種之多，主要有壓制法、可塑法、注漿法、振動法、熱壓法、熔鑄法、拉制法、噴吹法、等靜壓法、壓延法、流延法、擠壓法、注射法等。最常用的是壓制法、可塑法和注漿法，其余方法實質(zhì)上是這三種方法的特殊應用。采用何種方法成型，應根據(jù)材料自身的成型特性、產(chǎn)品性質(zhì)、工藝要求及經(jīng)濟性等因素來決定。102021/10/10星期日10ppt課件3.5成型①壓制成型(受力塑性成型典型方法)：壓制成型包括干壓法和半干壓法。干壓法坯料不含或含水很少，半干壓法坯料含水5%左右。半干壓法成型：利用外部機械壓力，使具有一定可塑性的預混料或預浸料(泥料)壓縮并形成具有一定尺寸、形狀和強度的坯體的成型方法。各類燒結(jié)材料的坯料，都是由固體物料、水(或結(jié)合劑)和空氣組成的三相系統(tǒng)，在壓制過程中，隨著壓力的增高，坯料中空氣被壓縮和減少，坯體的氣孔率下降，密度增大，強度隨之提高。112021/10/10星期日11ppt課件3.5成型壓制過程：在壓力作用下，泥料中的顆粒開始移動，重新配置成較緊密的堆積，空氣排出，壓縮明顯，坯體變得致密。壓力進一步增大，顆粒發(fā)生塑性變形及彈性變形，坯料被壓縮到一定程度后，會阻礙壓縮。達到極限壓力后，坯料的致密度不再提高。壓制成型機械設備：摩擦壓磚機和液壓壓磚機(如圖所示)。壓制成型的用途：用于生產(chǎn)幾何形狀規(guī)整的致密制品。廣泛應用于磚瓦、耐火材料、建筑陶瓷、磨具等燒結(jié)材料的坯體的壓制(如圖所示)。摩擦壓磚機液壓壓磚機122021/10/10星期日12ppt課件3.5成型②注漿成型(自由流動成型典型方法)：將泥漿注入多孔模具內(nèi)，借助于模具的吸水能力而成型的方法。將制備好的坯料泥漿注入多孔性模具(石膏模)內(nèi)，泥漿在貼近模壁處的一層被模子吸去水分，形成均勻的泥層，并隨時間延長而逐漸加厚。達到一定厚度后，倒出多余的泥漿，泥層繼續(xù)脫水收縮，并與模具脫離，最后按模具形狀形成坯體。注漿成型泥料含水30%～40%?？招淖{成型過程：裝?！{→倒余漿→修口→注件(如圖所示)。石膏模注漿倒余漿修口注件132021/10/10星期日13ppt課件3.5成型泥漿的調(diào)制：注漿成型最重要的是泥漿的調(diào)制。一般希望濃稠，易流動，有粘性，穩(wěn)定性好，有適當?shù)挠|變性，不含氣泡。對于中空薄壁的杯、壺、管類制品，一般采用空心注漿方式，泥漿應具有較好的流動性，粘度要小。厚胎大件制品，多用實心注漿方式，泥漿稠度要大。注漿成型后的坯體結(jié)構(gòu)較均勻，但其含水量大，且不均勻，干燥與燒結(jié)收縮也較大。注漿成型的用途：主要用于形狀復雜、不規(guī)則的、薄的、體積較大且尺寸要求不嚴的制品成型，如花瓶、茶壺等日用陶瓷、美術瓷、衛(wèi)生瓷。特別適合制造中空的薄型制品(如圖所示)。142021/10/10星期日14ppt課件3.5成型③可塑成型(受力流動成型典型方法)：用可塑泥料制成坯體的方法。將預制好的坯料擠入擠泥機中，擠成泥條，然后切割，按所需制成荒坯，再用手工或壓機壓制，使坯體具有規(guī)定的尺寸和形狀?？伤艹尚团髁虾?5%～25%?？伤艹尚突谂髁嫌锌伤苄裕械袼?、拉坯、印坯、旋壓、滾壓、注射、擠制、壓制、車坯和軋膜等成型操作。一般希望可塑坯料有一個較高的屈服值和較大的延伸變形量，使坯料被可塑成各種形狀而不變形開裂?？伤艹尚团髁虾恳话阍?6%以上。152021/10/10星期日15ppt課件3.5成型可塑成型的典型工藝流程如圖所示?？伤艹尚妥钪匾氖悄嗔匣炀?。可塑成型的用途：用于制造尺寸較大的異形制品(如圖所示)。按一定配比的干料雙軸混粒機干混雙軸混料機濕混水蒸氣濕潤濕碾機真空擠泥機困料(靜置)切割成毛坯修坯再壓機干燥162021/10/10星期日16ppt課件3.5成型④模具：在外力作用下使坯料成為有特定形狀和尺寸的制品的工具。在成型工藝中，模具占有重要地位。模具設計與制作的好壞，對坯體及制品質(zhì)量、產(chǎn)量和成本有直接影響。根據(jù)材質(zhì)，模具可分為5類：Ⅰ.木質(zhì)模具(手工成型及振動成型)；Ⅱ.橡膠模具(等靜壓成型)；Ⅲ.石膏模具(注漿成型)；Ⅳ.金屬模具(壓制成型)；Ⅴ.石質(zhì)模具(熔鑄成型)。近期發(fā)展較快的還有橡塑模具和多孔陶瓷模具。172021/10/10星期日17ppt課件3.6干燥一、坯體所含水分的類型成型后的各種坯體，一般都含有較高的水分，尤其是可塑成型和注漿成型坯體，還呈可塑狀態(tài)，在運輸和再加工過程中很容易變形或破損，為提高成型坯體的強度，需要對坯體進行干燥，以去除部分水分，使坯體失去可塑性。坯體所含水分大體可分為三類。①自由水：分布在顆粒之間和毛細管中，結(jié)合松弛，較易排除。182021/10/10星期日18ppt課件3.6干燥②吸附水(平衡水)：附著于顆粒表面，其數(shù)量與環(huán)境溫度和濕度相關，并有一定的平衡關系，即隨周圍介質(zhì)條件的變化而發(fā)生可逆性變化。③結(jié)合水(結(jié)構(gòu)水)：包含在礦物的分子結(jié)構(gòu)中，結(jié)合牢固，排除時需要較大能量。從工藝觀點看，干燥過程只需排除自由水即可，趕走平衡水沒有實際意義，因為物料很快又會從空氣中吸附水分達到平衡。而結(jié)合水的排除已屬于燒結(jié)范圍的問題。192021/10/10星期日19ppt課件3.6干燥二、干燥①干燥：使含水物料(如原料、泥漿等)或成型坯體(如濕坯)中的液態(tài)水汽化而排除水分的過程。②干燥器：完成干燥過程的機械設備。③干燥原理：將熱量傳給物料或坯體，物料或坯體中的水分獲得熱量后，汽化蒸發(fā)，由液態(tài)水變成水蒸氣，離開物料或坯體，使之得到干燥。因此，干燥過程既有傳熱過程，也有水分擴散的傳質(zhì)過程。202021/10/10星期日20ppt課件3.6干燥④干燥過程：分為四個階段(如圖所示)。時間/t溫度/℃干燥速度/kgcm-2h-1物料水分/%坯料含水量%與干燥時間的關系干燥速度與干燥時間的關系坯體的表面層溫度與干燥時間的關系等速階段降速階段平衡階段升速階段212021/10/10星期日21ppt課件3.6干燥第一階段：升速干燥階段，即隨著干燥時間的增長，坯體含水量減少，干燥速度升高，坯體表面層溫度也隨之升高。第二階段：等速干燥階段，是干燥過程中主要階段。在此階段中，水分的蒸發(fā)僅發(fā)生在坯體表面上，干燥速度等于自由水的蒸發(fā)速度，雖然水分大量排出，但速度恒定。因此，干燥速度取決于干燥介質(zhì)(空氣)的溫度、濕度及運動速度，與坯體的厚度(或粒度)及最初含水量無關。222021/10/10星期日22ppt課件3.6干燥第三階段：降速干燥階段，隨著干燥時間的增長，坯體含水量減少，水分從表面蒸發(fā)的速度超過自坯體內(nèi)部向表面擴散的速度。因此干燥速度受水分的擴散速度控制，受空氣的溫度、濕度及運動速度的影響較小。第四階段：平衡干燥階段，即干燥速度逐漸接近于零，最終坯體水分不再減少。當空氣的溫度低于100℃時，保留在坯體中的水分稱為平衡水分。這部分水分被固體顆粒牢固地吸附著。232021/10/10星期日23ppt課件3.6干燥⑤干燥制度：坯體進行干燥時的條件總和，包括干燥時間、干燥溫度和相對濕度、坯體干燥前后的殘余水分要求等，一般根據(jù)實驗數(shù)據(jù)來確定?？伤艹尚团黧w機械強度很低，不超過0.05MPa，體積收縮達10%左右，干燥速度不能太快。多熟料和熟料坯體的機械強度較高，約為1.5～5.0MPa，體積收縮一般小于6%～8%，不經(jīng)干燥直接入窯燒結(jié)。⑥干燥方法：分為自然干燥和機械干燥。相應的熱源有窯爐余熱、電熱、遠紅外輻射、微波等多種(如圖所示)。余熱干燥器微波干燥器隧道干燥器雙錐回轉(zhuǎn)真空干燥機242021/10/10星期日24ppt課件3.7燒結(jié)一、氣孔與氣孔率①氣孔類型：顯氣孔(開口氣孔和貫穿氣孔)、封閉氣孔(如圖所示)。封閉氣孔開口氣孔貫通氣孔252021/10/10星期日25ppt課件3.7燒結(jié)②氣孔率：材料中氣孔體積占總體積的百分數(shù)。③顯氣孔率：材料中顯氣孔(開口氣孔和貫穿氣孔)體積占總體積的百分數(shù)。④封閉氣孔率：材料中封閉氣孔體積占總體積的百分數(shù)。⑤真氣孔率或總氣孔率：顯氣孔率與封閉氣孔率之和。262021/10/10星期日26ppt課件3.7燒結(jié)二、燒結(jié)①燒結(jié)：使坯體顯氣孔率接近于零，達到完全致密狀態(tài)的過程。燒結(jié)工藝在耐火材料等燒結(jié)材料生產(chǎn)中是十分重要的。坯體在燒結(jié)過程中發(fā)生一系列物理化學變化，如膨脹、收縮、液相的出現(xiàn)、晶相的產(chǎn)生、轉(zhuǎn)變等等，形成穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)和礦物相，從而使坯體氣孔率降低，體積密度增大，變成具有一定尺寸形狀、結(jié)構(gòu)強度和使用性能的制品。燒結(jié)分為固相燒結(jié)和液相燒結(jié)。272021/10/10星期日27ppt課件3.7燒結(jié)②固相燒結(jié)：發(fā)生在純粹的固體之間的燒結(jié)。③液相燒結(jié)：具有兩種或多種組分的粉末或坯體在液相與固相同時存在的狀態(tài)下燒結(jié)。也就是有液相參與下的燒結(jié)。液相燒結(jié)類型可進一步分為三類。Ⅰ.純液相燒結(jié)：如純玻璃粉末的燒結(jié)；Ⅱ.固相在液相中不溶解的燒結(jié)：如以氧化物為基的金屬陶瓷的燒結(jié)；Ⅲ.固相在液相中有一定溶解度的燒結(jié)：如以碳化物為基的金屬陶瓷的燒結(jié)。液相燒結(jié)與固相燒結(jié)的推動力都是表面張力。282021/10/10星期日28ppt課件3.7燒結(jié)④固相反應：指所有包含固相物質(zhì)參加的化學反應，包括固-固相反應、固-氣相反應和固-液相反應等。⑤燒結(jié)與固相反應的異同。燒結(jié)過程中可能會包含有某些化學反應的作用，但燒結(jié)并不依賴化學反應的發(fā)生。它可以在不發(fā)生任何化學反應的情況下，簡單地將固體粉料加熱轉(zhuǎn)變成堅實的致密燒結(jié)體，如氧化物陶瓷的燒結(jié)，這是燒結(jié)區(qū)別于固相反應的一個重要方面。292021/10/10星期日29ppt課件3.7燒結(jié)三、燒結(jié)方法材料的燒結(jié)方法有常壓燒結(jié)、熱壓燒結(jié)、熱等靜壓燒結(jié)、超高壓燒結(jié)、反應燒結(jié)、爆炸燒結(jié)、微波燒結(jié)等。硅酸鹽制品主要采用常壓燒結(jié)。①熱壓燒結(jié)：將粉末充填于模具內(nèi)，在高溫下邊加壓邊燒結(jié)的方法，SiC、Si3N4等常用該法燒結(jié)。②超高壓燒結(jié)：與金剛石合成方法相同，燒結(jié)金剛石和氮化硼等難燒結(jié)材料時采用此法。302021/10/10星期日30ppt課件3.7燒結(jié)③反應燒結(jié)：通過化學反應而燒結(jié)的方法，如氮化硅是在Si粉中通入氮氣，通過化學反應燒結(jié)而成的。④爆炸燒結(jié)：粉末在由炸藥爆炸產(chǎn)生的高溫高壓沖擊波作用下實現(xiàn)燒結(jié)的方法。⑤微波燒結(jié)：將坯體或粉末置于微波電磁場中，在高頻交變電磁場的作用下，微波能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，產(chǎn)生高溫快速燒結(jié)的技術。312021/10/10星期日31ppt課件3.7燒結(jié)⑥常壓燒結(jié)(以硅酸鹽制品為例)：燒結(jié)過程中的物理化學變化主要取決于制品的化學成分和礦物成分、燒結(jié)制度等。硅酸鹽類制品的燒結(jié)大致經(jīng)歷五個主要階段。Ⅰ.坯體排出水分階段(10～200℃)：在該階段中，主要是排出坯體中殘存的自由水和吸附水。水分的排除，使坯體中留下氣孔，具有透氣性，有利于下一階段反應的進行。Ⅱ.分解、氧化階段(200～1000℃)：這一階段發(fā)生的物理化學變化因原料種類而異，有結(jié)合水排除、硅酸鹽或硫酸鹽分解、有機物的氧化燃燒等。此外，還可能有晶型轉(zhuǎn)變發(fā)生或少量低熔液相生成。此時，坯體的重量減輕，氣孔率進一步增大，強度亦有較大變化。322021/10/10星期日32ppt課件3.7燒結(jié)Ⅲ.液相形成和晶相合成階段(>1000℃)：分解作用將繼續(xù)進行，隨溫度升高，液相生成量增加，液相粘度降低，某些新礦物相開始形成，并進行溶解重結(jié)晶。由于液相的擴散、流動、溶解、沉析傳質(zhì)的進行，顆粒在液相表面張力作用下，進一步靠攏而促使坯體致密化，使其強度增大、體積縮小、氣孔率降低、燒結(jié)急劇進行(如圖所示)。(a)→(b)，開始產(chǎn)生顆粒間的鍵合和重排過程，顆粒因重排而相互靠攏。(a)中大空隙逐漸消失，(b)中氣孔總體積逐漸減少。顆粒間仍以點接觸為主。332021/10/10星期日33ppt課件3.7燒結(jié)Ⅳ.燒結(jié)階段：坯體中各種反應趨于完全、充分，液相數(shù)量繼續(xù)增加，結(jié)晶相進一步成長而達到致密化，即所謂“燒結(jié)”(如圖所示)。(b)→(c)，開始有明顯的傳質(zhì)過程，顆粒間由點接觸逐漸擴大為面接觸，顆粒間界面積增加，固－氣表面積相應減少，但仍有部分空隙是連通的。342021/10/10星期日34ppt課件3.7燒結(jié)Ⅴ.冷卻階段：從最高燒結(jié)溫度至室溫的冷卻過程中，主要發(fā)生玻璃相的析晶、某些晶相的晶型轉(zhuǎn)變、玻璃相的固化等過程。在此過程中，坯體的強度、密度、體積都有相應的變化(如圖所示)。(c)→(d)，隨著傳質(zhì)的繼續(xù)，顆粒界面進一步發(fā)育長大，氣孔逐漸縮小和變形，最終轉(zhuǎn)變成孤立的封閉氣孔。同時，顆粒粒界開始移動，顆粒長大，顯氣孔逐漸遷移到粒界上消失，燒結(jié)體致密度增高。352021/10/10星期日35ppt課件3.7燒結(jié)⑥燒結(jié)的影響因素。燒結(jié)必須在高溫下進行，高純物料在燒結(jié)溫度下很少有液相出現(xiàn)，而多組分物料常有液相熔出。有無液相參加，燒結(jié)機理有原則區(qū)別。燒結(jié)的影響因素主要有：Ⅰ.物料的晶體化學特性。表示晶體鍵強大小的晶格能是決定物料燒結(jié)難易的重要參數(shù)。晶格能大、極性低的物質(zhì)結(jié)構(gòu)牢固，高溫下質(zhì)點的可動性較小，燒結(jié)較困難，如Al2O3等。由于多晶體內(nèi)部含有許多晶界，所以比單晶體容易燒結(jié)。Ⅱ.物料的分散度。物料的分散度高則比表面積大，表面結(jié)構(gòu)缺陷多，表面自由能越大，使質(zhì)點的遷移具有強大的動力，有利于燒結(jié)。362021/10/10星期日36ppt課件3.7燒結(jié)Ⅲ.溫度和保溫時間。溫度和保溫時間是燒結(jié)的重要外因條件。提高溫度和延長保溫時間，都有利于燒結(jié)的進行。燒結(jié)過程中隨溫度不斷提高，物料的氣孔率不斷降低，致密度和強度不斷提高。若繼續(xù)升溫可能使物料軟化變形(或膨脹)。Ⅳ.物料顆粒的接觸情況和壓力的影響。坯體致密，顆粒接觸良好有利于質(zhì)點的擴散，促進燒結(jié)。燒結(jié)過程中采用高壓手段也能促進燒結(jié)。Ⅴ.添加劑的作用。在燒結(jié)物料中加入適當?shù)奶砑觿?，對物料的燒結(jié)有相當?shù)拇龠M作用。但當超過一定量的限度以后，反而會起阻礙作用。372021/10/10星期日37ppt課件3.7燒結(jié)Ⅵ.液相的作用。液相對燒結(jié)作用主要體現(xiàn)在固體顆粒在液相表面張力作用下的重排，以及重排過程結(jié)束后溶解沉析和顆粒長大。因此，液相本身的表面張力大小，粘度以及對固相顆粒的潤濕能力直接影響液相的作用。Ⅶ.氣相在燒結(jié)中的作用。燒結(jié)過程中，若添加劑具有高溫揮發(fā)性，就會形成一部分氣相，氣相的存在和逸出會增加坯體的氣孔率，不利于燒結(jié)。Ⅷ.氣氛的影響。材料和燒結(jié)條件的不同，氣氛對燒結(jié)的影響是不同的，應具體問題具體分析。382021/10/10星期日38ppt課件3.7燒結(jié)⑦燒結(jié)制度：包括溫度制度(升溫速度、最高燒結(jié)溫度、在最高燒結(jié)溫度下的保溫時間以及冷卻速度)、壓力制度和氣氛制度等三個部分。純物料的燒結(jié)溫度與其熔點之間有一近似關系，金屬的開始燒結(jié)溫度約為其熔點的0.3～0.4倍，無機鹽類約為0.57倍，硅酸鹽類約為0.7～0.9倍。在燒結(jié)制度中，升溫速度或冷卻速度的允許值取決于坯料在燒結(jié)或冷卻時所受到的應力作用。這種應力主要來源于兩個方面，一是熱應力；二是由于制品內(nèi)部一系列物理化學反應形成的應力。392021/10/10星期日39ppt課件3.7燒結(jié)⑧燒結(jié)設備。常壓燒結(jié)生產(chǎn)陶瓷和耐火材料制品，需要很長的燒結(jié)時間，且很難制備非常致密的材料。如燒結(jié)耐火材料氣孔率達15%～25%，陶瓷氣孔率達3%～5%。采用真空燒結(jié)或熱壓燒結(jié)可以提高燒結(jié)速度，降低燒結(jié)溫度，制得非常致密的產(chǎn)品。Ⅰ.普通硅酸鹽制品的燒結(jié)設備：主要有隧道窯、輥道窯、梭式窯、回轉(zhuǎn)窯、倒焰窯、直焰窯、電阻爐及各類熔窯等(如圖所示)。Ⅱ.特種陶瓷的燒結(jié)設備：主要有電阻爐、真空燒結(jié)爐、熱壓燒結(jié)爐、微波燒結(jié)爐等(如圖所示)。隧道窯輥道窯梭式窯回轉(zhuǎn)窯電阻爐真空燒結(jié)爐熱壓燒結(jié)爐微波燒結(jié)爐402021/10/10星期日40ppt課件3.8成品加工無機非金屬材料可按設計的各種幾何形狀制成板、塊、棒、管、球等，或平整表面，或彎曲表面，但其整齊程度卻不同于金屬材料和高分子材料，往往顯得較為粗糙，不經(jīng)機械加工，其尺寸精度和表面光潔度很差，所以許多制品需要按使用要求進行成品加工，對于大部分民用制品，如陶瓷、玻璃、搪瓷、玉器等還需進行外觀裝飾。成品加工的作用，除了改善表面光潔度、消除尺寸偏差外，還可通過表面處理改善制品的性能。412021/10/10星期日41ppt課件3.8成品加工①成品加工方法。無機非金屬材料的成品加工方法有很多種，但主要為去除加工法，其中力學加工法(如金剛石切割、磨削、拋光)的生產(chǎn)率較高，工業(yè)上應用廣泛。加工是以加工點部位的材料微小破碎、變形或化學反應的積累方式進行的。加工方法的選擇取決于材料的結(jié)構(gòu)特點。無機非金屬材料的強脆性限制了熱塑性加工方法的應用，高硬度加大了加工的難度，絕緣性限制了加工方法的使用。422021/10/10星期日42ppt課件3.8成品加工②表面處理與改性。無機非金屬材料的表面存在大量缺陷和裂紋，去除或減少缺陷及裂紋，可提高材料的強度，改善表面性能。目前已開發(fā)的表面處理與改性技術主要有：Ⅰ.通過拋光(化學或機械)技術消除表面缺陷；Ⅱ.通過微氧化技術，使非氧化物材料表面裂紋愈合或用化學刻蝕使裂紋端部曲率半徑增大；Ⅲ.采用表面退火處理工藝消除內(nèi)應力和加工應力；Ⅳ.激光熱處理；Ⅴ.低溫深冷表面處理；Ⅵ.離子注入技術；Ⅶ.通過有機涂層、離子鍍膜、濺射、化學氣相沉積等形成表面保護膜等。432021/10/10星期日43ppt課件3.8成品加工③材料的接合與封裝。無機非金屬材