凝胶注膜成型ppt课件

1、凝胶注膜成型工艺凝胶注膜成型工艺1;.主要内容主要内容 凝胶注膜成型工艺简介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特点 凝胶注膜成型工艺流程图凝胶注膜成型工艺流程图 凝胶注膜成型工艺的根本原理凝胶注膜成型工艺的根本原理 凝胶注膜成型工艺的开展趋势凝胶注膜成型工艺的开展趋势 参考文献参考文献2 凝胶注膜成型工艺简介凝胶注膜成型工艺简介 凝胶注膜成型凝胶注膜成型(gelcasting) 是继注浆成型、是继注浆成型、注射成型之后开展起来的又一种近净尺寸成型工注射成型之后开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胜利，现艺，由美国橡树岭国家实验室研制开发胜利，

2、现已实现已实现Al2O3 和和Si3N4 的工业化消费。它抑制注的工业化消费。它抑制注浆及注射成型的缺陷浆及注射成型的缺陷,承继它们的优点承继它们的优点,成为一种成为一种独具特征又极具前景的新型陶瓷成型工艺。独具特征又极具前景的新型陶瓷成型工艺。3 凝胶注膜成型工艺特点凝胶注膜成型工艺特点 Gelcasting基于传统的陶瓷制造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/ 引发剂或热作用下，发生原位聚合反响构成网状构造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，制品的构造与密度均匀，性能稳定可靠；与注射成型相比，凝胶

3、注模成型不需求昂贵的成型模具，普通以水作分散介质，只需少量的粘合剂，因此不需求严厉的排胶工序，适宜批量消费及特殊制件的一次成型。4综上所述，综上所述， Gelcasting Gelcasting 工艺特点为：工艺特点为：(1)(1)工艺过程时间短、所用设备价廉，制造本钱低；工艺过程时间短、所用设备价廉，制造本钱低；(2)(2)制品的构造和密度均匀，对制品的外形与尺寸受限制小；制品的构造和密度均匀，对制品的外形与尺寸受限制小；(3)(3)有机单体含量低，产品尺寸精度高，坯体强度高可达有机单体含量低，产品尺寸精度高，坯体强度高可达30MPa30MPa，可进展机械加工，适宜，可进展机械加工，适宜进展

4、较复杂的成型加工。进展较复杂的成型加工。5 凝胶注膜成型工艺流程图凝胶注膜成型工艺流程图溶剂溶剂+有机有机单体单体+交联交联剂剂预混液预混液无机粉体无机粉体+分散剂分散剂研磨研磨混合混合脱气脱气料浆料浆催化剂催化剂+引发剂引发剂注膜注膜固化固化脱模脱模枯燥枯燥排胶排胶烧结烧结机加工机加工6 Gelcasting Gelcasting工艺的根本原理是在低粘度高固相含量的料浆中参与有机单体，在催化剂工艺的根本原理是在低粘度高固相含量的料浆中参与有机单体，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构造，从而使料浆原位固化成和引发剂的作用下，使料浆中的有机单体交联聚合成三维网状构造

5、，从而使料浆原位固化成型。然后再进展脱模、枯燥、去除有机物、烧结，即可得到所需的陶瓷零件。型。然后再进展脱模、枯燥、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根本原理凝胶注膜成型工艺的根本原理7 凝胶注膜成型工艺的开展趋势凝胶注膜成型工艺的开展趋势 凝胶注模成型工艺自问世以来，得到了迅猛发凝胶注模成型工艺自问世以来，得到了迅猛发展，其运用前景极为宽广，值得进一步研讨开发，其展，其运用前景极为宽广，值得进一步研讨开发，其今后的开展方向主要有以下几个方面。今后的开展方向主要有以下几个方面。 运用领域的拓展运用领域的拓展 环境友好型凝胶体系的开发环境友好型凝胶体系的开发 合理的凝

6、胶固化方法的研讨合理的凝胶固化方法的研讨 与激光选区烧结成型技术联用与激光选区烧结成型技术联用 热可逆凝胶注模成型的开展热可逆凝胶注模成型的开展8 参考文献参考文献1 1 杜蛟杜蛟 . . 超细二氧化锆凝胶注模成型研讨超细二氧化锆凝胶注模成型研讨D.D.河北理工大学，河北理工大学，202120212 2 杜景红杜景红, ,史庆南史庆南 , ,严继康等严继康等. .凝胶注模在凝胶注模在PMN-PZTPMN-PZT压电压电陶瓷中的运用陶瓷中的运用J.J.昆明理工大学资料与冶金工程学院昆明理工大学资料与冶金工程学院, ,2005 (8):1229-032005 (8):1229-033 3 彭珍珍，

7、蔡舒，吴厚政彭珍珍，蔡舒，吴厚政. .陶瓷的凝胶注模成型及其陶瓷的凝胶注模成型及其研讨现状研讨现状J.J.天津大学教育部高温构造陶瓷及工程加工天津大学教育部高温构造陶瓷及工程加工技术重点实验室技术重点实验室,2004,200444余琴仙余琴仙, ,包镇红包镇红, ,苗立峰苗立峰. .氧化铝凝胶注模成型的工艺氧化铝凝胶注模成型的工艺研讨研讨J.J.江西省陶瓷工艺美术职业技术学院江西省陶瓷工艺美术职业技术学院,2021(8):,2021(8):0027-030027-039请提出珍贵意见请提出珍贵意见谢谢谢谢10;. 运用领域的拓展运用领域的拓展 Gelcasting 工艺首先是针对氧化铝陶瓷研制

8、开发的,后来美国橡树岭国家实验室又胜利地将其运用于氮化硅陶瓷部件的工业化消费。 近年Gelcasting曾经用消费各种陶瓷制品，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，从构造陶瓷到功能陶瓷。 今后，该工艺的运用还应进一步拓展，从非金属粉末要逐渐推行到金属领域，其尺寸范围要进一步扩大，目前主要运用于微米级颗粒成型和较粗的耐火材料成型，纳米颗粒的运用相对较少，细、密、匀、纯是性能优良资料的必要条件，因此研讨纳米级颗粒注凝有助于高、精、尖资料的开展。11 环境友好型凝胶体系的开发环境友好型凝胶体系的开发 最初的最初的Gelcasting Gelcasting 工艺采用

9、非水溶性丙烯酸工艺采用非水溶性丙烯酸凝胶体系凝胶体系, ,具有一定的毒性，既不利于操作人员的身体具有一定的毒性，既不利于操作人员的身体安康，又会给环境带来一定的危害，因此积极寻求健安康，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。国内外的研讨者曾经在康无毒的凝胶体系势在必行。国内外的研讨者曾经在这方面做了很多有益的探求，如低毒性的甲基丙烯酰这方面做了很多有益的探求，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胺、无毒的藻酸盐、天然凝胶大分子等都得到了较好的运用。但研讨者的目的并未到此终了，寻觅一种高的运用。但研讨者的目的并未到此终了，寻觅一种高效无毒

10、的凝胶体系不断是他们孜孜以求的目的。随着效无毒的凝胶体系不断是他们孜孜以求的目的。随着全球环保和人类安康认识的日益加强，天然无毒的生全球环保和人类安康认识的日益加强，天然无毒的生物资料如明胶、琼脂、壳聚糖等单体成为研讨者物资料如明胶、琼脂、壳聚糖等单体成为研讨者的首选资料。的首选资料。12 合理的凝胶固化方法的研讨合理的凝胶固化方法的研讨 当前的固化方法根本上沿用了高聚物合成中的升温当前的固化方法根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，经过对模具加热，使体法，即将浓悬浮体浆料注模后，经过对模具加热，使体系温度升高至系温度升高至40408080，然后在此温度下保温一定时，然后在

11、此温度下保温一定时间，凝胶前驱体在引发剂作用下发生凝胶化反响，构成间，凝胶前驱体在引发剂作用下发生凝胶化反响，构成三维网络构造，从而实现原位固化成型。三维网络构造，从而实现原位固化成型。 参考高分子凝胶化学实际并经过实验研讨，发明了参考高分子凝胶化学实际并经过实验研讨，发明了一种氧化复原法引发陶瓷料浆凝胶化新技术。该技术以一种氧化复原法引发陶瓷料浆凝胶化新技术。该技术以过硫酸铵过硫酸铵- -亚硫酸铵水溶液作为氧化复原剂，混合后一亚硫酸铵水溶液作为氧化复原剂，混合后一次性参与也允许分别参与料浆中，搅拌均匀后注次性参与也允许分别参与料浆中，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。模，

12、在室温下静置即可使料浆快速均匀凝胶化。13 与激光选区烧结成型技术联用与激光选区烧结成型技术联用 与激光选区烧结成型技术与激光选区烧结成型技术SLSSLS联用，可以成型联用，可以成型复杂外形的陶瓷制件。首先用一种聚合物经过复杂外形的陶瓷制件。首先用一种聚合物经过SLSSLS成型成型出所需的自毁性模具框架出所需的自毁性模具框架( (该框架构造正好与所需的陶该框架构造正好与所需的陶瓷制件的理想外形相反，称为聚合物反型瓷制件的理想外形相反，称为聚合物反型) )，然后将配，然后将配制好的用于成型制好的用于成型PZTPZT的的gelcastinggelcasting陶瓷浆料注入该反型陶瓷浆料注入该反型模

13、具中。模具中。 在后续的烧结过程中，聚合物反型被整体烧掉在后续的烧结过程中，聚合物反型被整体烧掉, ,凝凝胶化的胶化的PZTPZT坯体由于具有很高的强度而胜利地坚持了其坯体由于具有很高的强度而胜利地坚持了其外形，直至烧结完成，得到外形及尺寸精度都很高的外形，直至烧结完成，得到外形及尺寸精度都很高的PZTPZT制件。制件。14 热可逆凝胶注模成型的开展热可逆凝胶注模成型的开展 普通普通gelcastinggelcasting工艺中的凝胶过程是化学过程，凝工艺中的凝胶过程是化学过程，凝胶构造为不熔融的大分子网状构造，因此带来一些问胶构造为不熔融的大分子网状构造，因此带来一些问题：浆液必需现用现配；

14、注浆后残留于流道和模题：浆液必需现用现配；注浆后残留于流道和模腔中的浆料由于构成网状构造而难以去除，影响下次腔中的浆料由于构成网状构造而难以去除，影响下次运用。新型的热可逆运用。新型的热可逆gelcastinggelcasting工艺可以处理以上问工艺可以处理以上问题。题。 热可逆热可逆gelcastinggelcastingTRGTRG是一种新型凝胶注模成是一种新型凝胶注模成型工艺，它包含一个快速可逆的交联过程以构成聚合型工艺，它包含一个快速可逆的交联过程以构成聚合物网络。与普物网络。与普gelcastinggelcasting工艺的不同之处在于该交联工艺的不同之处在于该交联过程是物理过程，而非化学过程。过程是物理过程，而非化学过程。1