材料成形技术基础非金属材料.ppt

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1、主讲：张静主讲：张静金属材料金属材料金属材料金属材料 高强度高强度高强度高强度,高硬度；一定塑性韧性高硬度；一定塑性韧性高硬度；一定塑性韧性高硬度；一定塑性韧性 难以达到满足一些特殊性能的要求（耐高温性、耐腐蚀性）难以达到满足一些特殊性能的要求（耐高温性、耐腐蚀性）难以达到满足一些特殊性能的要求（耐高温性、耐腐蚀性）难以达到满足一些特殊性能的要求（耐高温性、耐腐蚀性）非金属材料非金属材料非金属材料非金属材料 独特性能；独特性能；独特性能；独特性能；原料来源丰富，制造加工容易，节约能源原料来源丰富，制造加工容易，节约能源原料来源丰富，制造加工容易，节约能源原料来源丰富，制造加工容易，节约能源非金

2、属材料特性非金属材料特性成形方法多样化成形方法多样化低温成形工艺简便低温成形工艺简便成形工艺与材料的制备工艺有机结合成形工艺与材料的制备工艺有机结合目目 录录塑料成形塑料成形陶瓷的成形陶瓷的成形复合材料成形复合材料成形第一节塑料成形第一节塑料成形内容要点内容要点常用塑料品种常用塑料品种塑料的成形性能塑料的成形性能塑料形变的温度依赖性塑料形变的温度依赖性成形工艺性成形工艺性常见的成形方法常见的成形方法注塑成形注塑成形压塑成形压塑成形其他成形方法其他成形方法塑料概念塑料概念塑料概念塑料概念 以合成树脂或天然树脂为原料，在一定温度和压力条件以合成树脂或天然树脂为原料，在一定温度和压力条件以合成树脂或

3、天然树脂为原料，在一定温度和压力条件以合成树脂或天然树脂为原料，在一定温度和压力条件下，可以用模具使其成型为具有一定形状和尺寸的塑料下，可以用模具使其成型为具有一定形状和尺寸的塑料下，可以用模具使其成型为具有一定形状和尺寸的塑料下，可以用模具使其成型为具有一定形状和尺寸的塑料制件，当外力解除后，在常温下其形状保持不变。多数制件，当外力解除后，在常温下其形状保持不变。多数制件，当外力解除后，在常温下其形状保持不变。多数制件，当外力解除后，在常温下其形状保持不变。多数以合成树脂为基本成分，一般含有添加剂如：填料、稳以合成树脂为基本成分，一般含有添加剂如：填料、稳以合成树脂为基本成分，一般含有添加剂

4、如：填料、稳以合成树脂为基本成分，一般含有添加剂如：填料、稳定剂，增塑剂、色料或润化剂等。定剂，增塑剂、色料或润化剂等。定剂，增塑剂、色料或润化剂等。定剂，增塑剂、色料或润化剂等。塑料的特点塑料的特点塑料的特点塑料的特点 比重小，比强度大；比重小，比强度大；比重小，比强度大；比重小，比强度大；耐腐蚀，耐磨，绝缘，减磨，消声，减震；耐腐蚀，耐磨，绝缘，减磨，消声，减震；耐腐蚀，耐磨，绝缘，减磨，消声，减震；耐腐蚀，耐磨，绝缘，减磨，消声，减震；易成型，易复合等优良的综合性能。易成型，易复合等优良的综合性能。易成型，易复合等优良的综合性能。易成型，易复合等优良的综合性能。塑料概述塑料概述易老化易老

5、化易老化易老化耐热性差耐热性差耐热性差耐热性差刚性差刚性差刚性差刚性差尺寸稳定性差尺寸稳定性差尺寸稳定性差尺寸稳定性差按受热后形态性能表现分按受热后形态性能表现分按受热后形态性能表现分按受热后形态性能表现分热塑性塑料热塑性塑料热塑性塑料热塑性塑料受热时呈熔融状态，可反复成型加工。受热时呈熔融状态，可反复成型加工。受热时呈熔融状态，可反复成型加工。受热时呈熔融状态，可反复成型加工。热固性塑料热固性塑料热固性塑料热固性塑料成型后成为不熔不溶的材料。如、成型后成为不熔不溶的材料。如、成型后成为不熔不溶的材料。如、成型后成为不熔不溶的材料。如、等。、等。、等。、等。按使用范围分按使用范围分按使用范围分

6、按使用范围分通用塑料通用塑料通用塑料通用塑料 原料来源丰富，产量大，应用面广，价格便宜，如原料来源丰富，产量大，应用面广，价格便宜，如原料来源丰富，产量大，应用面广，价格便宜，如原料来源丰富，产量大，应用面广，价格便宜，如、。、。、。、。工程塑料工程塑料工程塑料工程塑料具有较高物理机械性能，应用于工程技术领域塑料，如具有较高物理机械性能，应用于工程技术领域塑料，如具有较高物理机械性能，应用于工程技术领域塑料，如具有较高物理机械性能，应用于工程技术领域塑料，如、等。、等。、等。、等。分类分类塑料制品生产系统组成塑料制品生产系统组成成型、机械加工、修饰三个过程组成。成型、机械加工、修饰三个过程组成

7、。成型、机械加工、修饰三个过程组成。成型、机械加工、修饰三个过程组成。原料原料树脂树脂塑料塑料塑料制品塑料制品塑料生产塑料生产塑料制品生产塑料制品生产塑料制品的简单生产流程图塑料制品的简单生产流程图塑料的流动性塑料的流动性 塑塑料料的的成成型型过过程程：塑塑料料熔熔融融状状态态浇浇注注系系统统模模具具型型腔腔。该该过过程程由由塑塑料料的的流流动动性性来来实实现现，因因而而塑塑料料的的流动性直接影响到注射成型过程和塑件质量。流动性直接影响到注射成型过程和塑件质量。不同塑料具有不同的流动性，塑料流动性必须与塑不同塑料具有不同的流动性，塑料流动性必须与塑件要求、成型工艺及模具结构相适应。件要求、成型

8、工艺及模具结构相适应。塑料的收缩特性塑料的收缩特性 塑塑件件自自模模具具中中取取出出冷冷却却到到室室温温后后，发发生生尺尺寸寸收收缩缩的的特特性性称称为为收收缩缩特特性性。收收缩缩率率使使得得塑塑件件尺尺寸寸小小于于模模具具相相应应尺尺寸寸，故设计时应予以考虑。故设计时应予以考虑。B B试验样块模具的型腔尺寸；试验样块模具的型腔尺寸；B B1 1成型冷却后的样块尺寸。成型冷却后的样块尺寸。1.1.注注射射成成型型是是热热塑塑性性塑塑料料的的主主要要成成型型方方法法，其其成成型型过过程程：塑塑料料在在注注射射机机料料筒筒中中被被加加热热至至熔熔融融并并保保持持流流动动状状态态，然然后后在在注注射

9、射机机挤挤压压系系统统的的高高压压下下定定温温、定定压压、定定量量地地注注射射到到闭闭合合的的模模腔腔内成型，熔料经过冷却固化后成型，模具开启后将塑件顶出。内成型，熔料经过冷却固化后成型，模具开启后将塑件顶出。一、一、注射成型注射成型2.浇注系统浇注系统指模具中由注射机喷嘴到型腔之间的进料通道。指模具中由注射机喷嘴到型腔之间的进料通道。作用作用（1）输送流体）输送流体（2）传递压力）传递压力3.注射成型机注射成型机按塑化方式和注射方式按塑化方式和注射方式(1)螺杆式注射机螺杆式注射机(2)(2)柱柱塞塞式式注注射射机机：通通过过柱柱塞塞将将料料筒筒的的颗颗粒粒塑塑料料推推向向料料筒筒前前端端的

10、的塑塑化化室室，依依靠靠料料筒筒外外的的加加热热器器提提供供的的热热量量，使使塑塑料料塑塑化化成成黏黏流流状状态态并被注射到模腔中。并被注射到模腔中。二、塑料压缩成形二、塑料压缩成形成型前，先将模具加热到成型温度，然后，将塑料直接加成型前，先将模具加热到成型温度，然后，将塑料直接加入到敞开的模具型腔内，在以一定的速度将模具闭合，塑料在入到敞开的模具型腔内，在以一定的速度将模具闭合，塑料在高温和加压情况下熔融流动，并且很快充满整个型腔，得到所高温和加压情况下熔融流动，并且很快充满整个型腔，得到所需形状及尺寸的零件，最后开启模具取出塑件。需形状及尺寸的零件，最后开启模具取出塑件。三、三、塑料压注成

11、形塑料压注成形 将塑料原料加入预热的加料室内，然后把压柱放入加料室将塑料原料加入预热的加料室内，然后把压柱放入加料室内锁紧模具，通过压柱向塑料施加压力，塑料在高温、高压下内锁紧模具，通过压柱向塑料施加压力，塑料在高温、高压下熔化为流动状态，并通过浇注系统进入型腔逐渐固化成塑件。熔化为流动状态，并通过浇注系统进入型腔逐渐固化成塑件。四、挤出成型extrusion molding挤出成型又叫挤塑、挤压、挤出模塑挤出成型又叫挤塑、挤压、挤出模塑.是借助螺杆和柱塞的挤压作用是借助螺杆和柱塞的挤压作用,使塑化均匀使塑化均匀的塑料强行通过模口而成为具有恒定截面和连的塑料强行通过模口而成为具有恒定截面和连续

12、制品的成型方法续制品的成型方法.1 1特点特点:连续化连续化,效率高效率高,质量稳定质量稳定 应用范围广应用范围广 设备简单设备简单,投资少投资少,见效快见效快 生产环境卫生生产环境卫生,劳动强度低劳动强度低 适于大批量生产适于大批量生产2.2.应用应用：塑料薄膜、网材、带包覆层的产品、截面一：塑料薄膜、网材、带包覆层的产品、截面一定、长度连续的管材、板材、片材、棒材、打包带、定、长度连续的管材、板材、片材、棒材、打包带、单丝和异型材等等，单丝和异型材等等，还可用于粉末造粒、染色、树还可用于粉末造粒、染色、树脂掺和等脂掺和等。3.3.几种典型制品的生产线几种典型制品的生产线 挤出管材和异型材的

13、生产、挤出片材、棒材生产、挤出管材和异型材的生产、挤出片材、棒材生产、电缆包覆、挤出吹塑薄膜、挤出中空吹塑电缆包覆、挤出吹塑薄膜、挤出中空吹塑 五、五、中空成型中空成型 中空成型，是把由中空成型，是把由挤出或注射制得的、尚挤出或注射制得的、尚处于塑化状态的管状或处于塑化状态的管状或片状坯材固定于成型模片状坯材固定于成型模具中，立刻通入压缩空具中，立刻通入压缩空气，迫使坯材膨胀并贴气，迫使坯材膨胀并贴于模具型腔壁面上，待于模具型腔壁面上，待冷却定型后脱模，即得冷却定型后脱模，即得所需中空制品的一种加所需中空制品的一种加工方法。工方法。挤出吹塑薄膜挤出吹塑薄膜挤出吹塑薄膜挤出吹塑薄膜动画挤出成型工

14、艺参数挤出成型工艺参数压力压力:料筒中熔体压力可以达到料筒中熔体压力可以达到55MPa,55MPa,而而口模压力一般是小于口模压力一般是小于20MPa20MPa温度温度:根据不同的塑料而异根据不同的塑料而异,塑化温度一塑化温度一般是在般是在180 250180 250挤出速率挤出速率:是单位时间内挤出机口模挤出是单位时间内挤出机口模挤出的塑料质量的塑料质量(Kg/h)(Kg/h)或长度或长度(m/min),(m/min),与口与口模阻力、螺杆与料筒的结构、螺杆转速、模阻力、螺杆与料筒的结构、螺杆转速、加热系统和塑料特性有关加热系统和塑料特性有关六、真空成型真空成型：又叫吸塑成型，将热塑性塑料板

15、将热塑性塑料板材、片材固定在模具上，用辐射加热器加热到材、片材固定在模具上，用辐射加热器加热到软化温度，用真空泵（或空压机）抽取板材与软化温度，用真空泵（或空压机）抽取板材与模具之间的空气，借助大气压力使坯材吸附在模具之间的空气，借助大气压力使坯材吸附在模具表面，冷却后再用压缩空气脱模，成型所模具表面，冷却后再用压缩空气脱模，成型所需塑件的加工方法。需塑件的加工方法。特点 生产设备简单，效率高，模具结构简单，能加生产设备简单，效率高，模具结构简单，能加工大尺寸的薄壁塑件，生产成本低。工大尺寸的薄壁塑件，生产成本低。凹模真空成形凹模真空成形凸模真空成形凸模真空成形凸、凹模真空成形凸、凹模真空成形

16、真空成形生产各种塑料包装盒、餐具盒、罩类塑件、真空成形生产各种塑料包装盒、餐具盒、罩类塑件、冰箱内胆等；冰箱内胆等；材料主要是材料主要是PEPE、PPPP、PVCPVC、ABSABS、PCPC等。等。七、反应注射成型 把把两种两种发生反应的塑料原料分别加热发生反应的塑料原料分别加热软化后，由软化后，由计量计量系统进入高压混合器系统进入高压混合器混合混合发生塑化反应，再发生塑化反应，再注射注射到模具型腔中，它到模具型腔中，它们在型腔中继续发生化学反应，并伴有们在型腔中继续发生化学反应，并伴有膨膨胀、固化胀、固化的加工工艺。的加工工艺。适宜生产适宜生产PUPU、EPEP等热固性塑料，也可以等热固性

17、塑料，也可以生产生产PAPA、ABSABS、PET or PBTPET or PBT等热塑性塑料；等热塑性塑料；产品：轿车仪表盘、方向盘、飞机和汽产品：轿车仪表盘、方向盘、飞机和汽车的座椅、椅垫、家具、鞋底、仿大理车的座椅、椅垫、家具、鞋底、仿大理石浴缸、浴盆等。石浴缸、浴盆等。第二节第二节陶陶瓷瓷的的成成形形陶瓷定义陶瓷定义“陶瓷陶瓷”这一名词源自古代希腊的“烧物烧物”，它意味着陶器是经焙烧而赋予其强度的材料，即陶瓷被定义为“经高温热处理工艺所合成的非金属无机材料经高温热处理工艺所合成的非金属无机材料”。目前，陶瓷为所有无机非金属材料陶瓷为所有无机非金属材料的简称。陶瓷材料也常称为硅盐材料。

18、全面的定义为全面的定义为：陶瓷是用天然或人工合成的粉状化合陶瓷是用天然或人工合成的粉状化合物，经过成型和高温烧结制成的、由金属元素和非金物，经过成型和高温烧结制成的、由金属元素和非金属元素的无机化合物构成的多相固体材料，包括陶器属元素的无机化合物构成的多相固体材料，包括陶器和瓷器，也包括玻璃、搪瓷、石膏、水泥、石灰、砖和瓷器，也包括玻璃、搪瓷、石膏、水泥、石灰、砖瓦、耐火材料等人造无机非金属材料。瓦、耐火材料等人造无机非金属材料。近20年来，陶瓷材料有巨大的发展，许多新型陶瓷的成分远超出硅酸盐的范畴，陶瓷的性能面临重大的突破，陶瓷的应用已渗透到各类工业、各种工程和各个技术领域。普通陶瓷（硅酸盐

19、材料）普通陶瓷（硅酸盐材料）特种陶瓷（人工合成材料）特种陶瓷（人工合成材料）按按按按原料分类原料分类原料分类原料分类结构陶瓷结构陶瓷功能陶瓷功能陶瓷陶瓷耐火材料陶瓷耐火材料玻玻璃璃按按按按用途分类用途分类用途分类用途分类玻玻 璃璃主主要要原原料料反应反应条件条件玻璃窑中发生的主要反应玻璃窑中发生的主要反应成分成分纯碱纯碱石灰石石灰石石英石英高高温温Na2CO3+SiO2=Na2SiO3+CO2CaCO3+SiO2=CaSiO3+CO2Na2SiO3CaSiO3SiO2 玻璃是介于结晶态和无定型态之间的一种物质状态，玻璃是介于结晶态和无定型态之间的一种物质状态，称为玻璃态物质。称为玻璃态物质。种

20、种类类特特性性用用途途普通玻璃普通玻璃再再高温下易软化高温下易软化窗窗玻璃、玻璃瓶、玻璃杯等玻璃、玻璃瓶、玻璃杯等石英玻璃石英玻璃膨胀系数小，耐酸碱，膨胀系数小，耐酸碱，强度大，滤光强度大，滤光化学仪器，高压水银灯，紫化学仪器，高压水银灯，紫外灯，光导纤维，压电晶体外灯，光导纤维，压电晶体等等光学玻璃光学玻璃透光性能好，有折光透光性能好，有折光和色散性和色散性眼镜片，照相机，显微镜，眼镜片，照相机，显微镜，望远镜用凸凹透镜等光学仪望远镜用凸凹透镜等光学仪器器玻璃纤维玻璃纤维耐耐腐蚀，不怕烧，不腐蚀，不怕烧，不导电，不吸水，隔热，导电，不吸水，隔热，吸声，防蛀虫吸声，防蛀虫太空飞行员的衣服，玻璃

21、钢太空飞行员的衣服，玻璃钢等等钢化玻璃钢化玻璃耐耐高温，耐腐蚀，强高温，耐腐蚀，强度大，质轻，抗震裂度大，质轻，抗震裂运动器材，微波通讯器材，运动器材，微波通讯器材，汽车，火车窗玻璃等汽车，火车窗玻璃等几种玻璃的特性和用途几种玻璃的特性和用途陶瓷陶瓷新型陶瓷新型陶瓷传统陶瓷传统陶瓷种类种类传统陶瓷传统陶瓷新型陶瓷新型陶瓷原料原料天然矿物原料天然矿物原料人工精制合成原料（氧化物和非氧化物两大人工精制合成原料（氧化物和非氧化物两大类）类）成型成型注浆、可塑成型为主注浆、可塑成型为主注浆、压制、热压注、注射、轧膜、流延、注浆、压制、热压注、注射、轧膜、流延、等静压成型为主等静压成型为主烧结烧结温度一

22、般在温度一般在1350以下，以下，燃料以煤、油、气为主燃料以煤、油、气为主结构陶瓷常需结构陶瓷常需1600左右高温烧结，功能陶左右高温烧结，功能陶瓷需精确控制烧结温度，燃料以电、气、油瓷需精确控制烧结温度，燃料以电、气、油为主为主加工加工一般不需加工一般不需加工常需切割、打孔、研磨和抛光常需切割、打孔、研磨和抛光性能性能以外观效果为主以外观效果为主以内在质量为主，常呈现耐温、耐磨、耐腐以内在质量为主，常呈现耐温、耐磨、耐腐蚀和各种敏感特性蚀和各种敏感特性用途用途炊、餐具、陈设品炊、餐具、陈设品主要用于宇航、能源、冶金、交通、电子、主要用于宇航、能源、冶金、交通、电子、家电等行业家电等行业陶瓷种

23、类陶瓷种类(按原料）按原料）新型陶瓷新型陶瓷原料原料氧化铝氧化铝氧化鋯氧化鋯炭化硅炭化硅氮化硅氮化硅优点优点:高强度、耐高温、耐腐蚀或各种敏感特性；高强度、耐高温、耐腐蚀或各种敏感特性；原料易于制备、产品附加值高、应用广。原料易于制备、产品附加值高、应用广。概述概述概述概述陶瓷的生产过程陶瓷的生产过程 将将配配制制好好的的符符合合要要求求的的坯坯料料用用不不同同的的成成型型方方法法，制制造造出出具具有有一一定定形形状状的的坯坯体体，坯坯体体经经干干燥燥、施施釉釉、烧烧结结等等工工序序，最最后后得得到到陶陶瓷瓷制制品。品。成型过程成型过程原料处理坯料的制备坯体成型坯体成型方法坯体成型方法 浇注成

24、型 压制成型 热压注成型 生产陶瓷的三大主要原料为粘土、长石和石英。粘土生产陶瓷的三大主要原料为粘土、长石和石英。粘土主要引入氧化铝，石英引入二氧化硅，长石的加入是主要引入氧化铝，石英引入二氧化硅，长石的加入是利用它里面的氧化钠和氧化钾降低烧结温度！利用它里面的氧化钠和氧化钾降低烧结温度！新型陶瓷新型陶瓷生产过程生产过程配料配料坯料制备坯料制备成型成型烧结烧结后续加工后续加工(1)(1)配料配料制作陶瓷制品，首先要按瓷料的组成，将所需各种原制作陶瓷制品，首先要按瓷料的组成，将所需各种原 料进行称量配料，它是陶瓷工艺中最基本的一环。称料务必料进行称量配料，它是陶瓷工艺中最基本的一环。称料务必精确

25、，因为配料中某些组分加入量的微小误差也会影响到陶精确，因为配料中某些组分加入量的微小误差也会影响到陶瓷材料的结构和性能瓷材料的结构和性能。(2)(2)坯料制备坯料制备 配料后应根据不同的成形方法，混合制备成不同形式的配料后应根据不同的成形方法，混合制备成不同形式的坯料。坯料。如用于如用于注浆成形注浆成形的的水悬浮液水悬浮液；用于；用于热压注成形热压注成形的的热塑性热塑性料浆料浆；用于；用于挤压、注射、轧膜和流延成形挤压、注射、轧膜和流延成形的含有机塑化剂的的含有机塑化剂的塑性料塑性料；用于；用于干压干压或或等静压成形等静压成形的的造粒粉料造粒粉料。混合一般采用球磨或搅拌等机械混合法。混合一般采

26、用球磨或搅拌等机械混合法。新型陶瓷新型陶瓷生产过程生产过程(3)(3)成形成形 是将坯料制成具有一定形状和规格的坯体是将坯料制成具有一定形状和规格的坯体。成形技术与方成形技术与方法对陶瓷制品的性能具有重要意义，由于陶瓷制品品种繁多，法对陶瓷制品的性能具有重要意义，由于陶瓷制品品种繁多，性能要求、形状规格、大小厚薄不一，产量不同，所用坯料性性能要求、形状规格、大小厚薄不一，产量不同，所用坯料性能各异，因此采用的成形方法各种各样，应经综合分析后确定能各异，因此采用的成形方法各种各样，应经综合分析后确定。新型陶瓷新型陶瓷生产过程生产过程(4)(4)烧结烧结 是对成形坯体进行低于熔点的高温加热，使其粉

27、体间产是对成形坯体进行低于熔点的高温加热，使其粉体间产生颗粒粘结，经过物质迁移导致致密化和高强度的过程。只有生颗粒粘结，经过物质迁移导致致密化和高强度的过程。只有经过烧结，成形坯体才能成为坚硬的具有某种显微结构的陶瓷经过烧结，成形坯体才能成为坚硬的具有某种显微结构的陶瓷制品（多晶烧结体），烧结对陶瓷制品的显微组织结构及性能制品（多晶烧结体），烧结对陶瓷制品的显微组织结构及性能有着直接的影响。有着直接的影响。(5)(5)后续加工后续加工 陶瓷经成形、烧结后，还可根据需要进行后续精密加工，陶瓷经成形、烧结后，还可根据需要进行后续精密加工，使之符合表面粗糙度、形状、尺寸等精度要求，如磨削加工、使之符

28、合表面粗糙度、形状、尺寸等精度要求，如磨削加工、研磨与抛光、超声波加工、激光加工甚至切削加工等。切削研磨与抛光、超声波加工、激光加工甚至切削加工等。切削加工是采用金刚石刀具在超高精度机床上进行的，目前在陶加工是采用金刚石刀具在超高精度机床上进行的，目前在陶瓷加工中仅有少量应用。瓷加工中仅有少量应用。新型陶瓷新型陶瓷成型方法成型方法一、一、注浆成型注浆成型 是将陶瓷是将陶瓷悬浮料浆悬浮料浆注入多孔质模型内，借助模注入多孔质模型内，借助模型的吸水能力将料浆中的水吸出，从而在模型内形型的吸水能力将料浆中的水吸出，从而在模型内形成坯体。其工艺过程包括悬浮料浆制备、模型制备、成坯体。其工艺过程包括悬浮料

29、浆制备、模型制备、料浆浇注、脱模取件、干燥等阶段。料浆浇注、脱模取件、干燥等阶段。新型陶瓷新型陶瓷成型方法成型方法1 1注浆方法注浆方法 有实心注浆和空心注浆两种基本方法。另外，有实心注浆和空心注浆两种基本方法。另外，为了强化注浆过程，铸造生产的压力铸造、真空为了强化注浆过程，铸造生产的压力铸造、真空铸造、离心铸造等工艺方法也被用于注浆成形，铸造、离心铸造等工艺方法也被用于注浆成形，并形成了压力注浆、真空注浆与离心注浆等强化并形成了压力注浆、真空注浆与离心注浆等强化注浆方法。注浆方法。（1 1）实心注浆）实心注浆 料浆注入模型后，料浆中的水分同时被模型的两个工作料浆注入模型后，料浆中的水分同时

30、被模型的两个工作面吸收，注件在两模之间形成，没有多余料浆排出。面吸收，注件在两模之间形成，没有多余料浆排出。新型陶瓷新型陶瓷成型方法成型方法a)a)实心注浆实心注浆 b)b)空心注浆空心注浆 c)c)离心注浆离心注浆 （2 2）空心注浆）空心注浆 料浆注入模型后，由模型单面吸浆，当注件达到要求的厚料浆注入模型后，由模型单面吸浆，当注件达到要求的厚度时，排出多余料浆而形成空心注件。坯体外形由模型工作度时，排出多余料浆而形成空心注件。坯体外形由模型工作面决定，坯体的厚度则取决于料浆在模型中的停留时间面决定，坯体的厚度则取决于料浆在模型中的停留时间。新型陶瓷新型陶瓷成型方法成型方法（3 3）强化注浆

31、）强化注浆 在注浆过程中，人为地对料浆施加外力，以加速注浆过程在注浆过程中，人为地对料浆施加外力，以加速注浆过程进行，提高吸浆速度，使坯体致密度与强度得到提高。强化进行，提高吸浆速度，使坯体致密度与强度得到提高。强化注浆法有真空注浆、离心注浆和压力注浆等。注浆法有真空注浆、离心注浆和压力注浆等。适用范围适用范围：注浆成型适于制造大型厚胎、薄壁、形状复杂：注浆成型适于制造大型厚胎、薄壁、形状复杂不规则的制品。不规则的制品。优点优点：成型工艺简单，：成型工艺简单，缺点缺点：劳动强度大，不易实现自动化，且坯体烧结后的密：劳动强度大，不易实现自动化，且坯体烧结后的密度较小，强度较差，收缩、变形较大，所

32、得制品的外观尺寸度较小，强度较差，收缩、变形较大，所得制品的外观尺寸精度较低，因此性能要求较高的陶瓷一般不采用此法生产。精度较低，因此性能要求较高的陶瓷一般不采用此法生产。新型陶瓷新型陶瓷成型方法成型方法二、压制成型二、压制成型 压制成型是将经过造粒的粒状陶瓷粉料，装入模具内直压制成型是将经过造粒的粒状陶瓷粉料，装入模具内直接受压力而成型的方法。接受压力而成型的方法。（一）（一）造粒造粒 造粒即制备压制成型所用的坯料，它是在陶瓷原造粒即制备压制成型所用的坯料，它是在陶瓷原料细粉中加入一定量的塑化剂（如料细粉中加入一定量的塑化剂（如4%4%6%6%的浓度为的浓度为5%5%的聚乙烯醇水溶液，作用是

33、使本无塑性的坯料具有可的聚乙烯醇水溶液，作用是使本无塑性的坯料具有可塑性），制成粒度较粗（约塑性），制成粒度较粗（约2020目左右）、含一定水分、目左右）、含一定水分、具有良好流动性的团粒，以利于陶瓷坯料的压制成型。具有良好流动性的团粒，以利于陶瓷坯料的压制成型。（二）（二）压制方法压制方法压制方法主要有干压成形、等静压成形和热压制方法主要有干压成形、等静压成形和热压烧结成形等。压烧结成形等。1 1干压成形干压成形 将粉料填充到模具内部后，通过单向或将粉料填充到模具内部后，通过单向或双向加压，将粉料压制成所需形状。含水双向加压，将粉料压制成所需形状。含水量量7%7%。新型陶瓷新型陶瓷成型方法成

34、型方法干压成形的密度梯度干压成形的密度梯度 a)a)单向加压单向加压 b)b)双向加压双向加压新型陶瓷新型陶瓷成型方法成型方法单向加压单向加压时，压力的不均时，压力的不均匀分布更明显，而且坯体匀分布更明显，而且坯体高度与直径之比愈大，压高度与直径之比愈大，压力分布愈不均匀。力分布愈不均匀。双向加压双向加压方式是上下压头方式是上下压头（柱塞）从两个方向向模（柱塞）从两个方向向模套内加压，压力分布的不套内加压，压力分布的不均匀程度减轻，故压坯密均匀程度减轻，故压坯密度相对较均匀。度相对较均匀。为保证坯体质量，干压成形时需为保证坯体质量，干压成形时需根据坯体形状、大小、壁厚及粉根据坯体形状、大小、壁

35、厚及粉料流动性、含水量等情况，料流动性、含水量等情况，控制控制好成形压力（一般为好成形压力（一般为4040100MPa100MPa）、加压速度与保压时间）、加压速度与保压时间等工艺参数等工艺参数。优点：操作方便，生产周期短，效率高，易于实现自动操作方便，生产周期短，效率高，易于实现自动化生产，适宜大批量生产形状简单（圆截面形、薄片化生产，适宜大批量生产形状简单（圆截面形、薄片状等）、尺寸较小（高度为状等）、尺寸较小（高度为0.30.360mm60mm、直径、直径5 550mm50mm）的制品；）的制品；由于坯体含水或其它有机物较少，因此坯体致密由于坯体含水或其它有机物较少，因此坯体致密度较高，

36、尺寸较精确，烧结收缩小，瓷件力学强度高。度较高，尺寸较精确，烧结收缩小，瓷件力学强度高。缺点：干压成形坯体具有明显的各向异性，也不适于尺干压成形坯体具有明显的各向异性，也不适于尺寸大、形状复杂制品的生产；寸大、形状复杂制品的生产；所需的设备、模具费用较高。所需的设备、模具费用较高。新型陶瓷新型陶瓷成型方法成型方法新型陶瓷新型陶瓷成型方法成型方法 2.2.等静压成型等静压成型是利用液体或气体介质是利用液体或气体介质均匀传递压力均匀传递压力的性能，把陶瓷的性能，把陶瓷粒状粉料置于有弹性的软模中，使其受到液体或气体介质粒状粉料置于有弹性的软模中，使其受到液体或气体介质传递的均衡压力而被压实成形的一种

37、新型压制成形方法。传递的均衡压力而被压实成形的一种新型压制成形方法。特点：坯体密度高且均匀，烧结收缩小，不易变形，制特点：坯体密度高且均匀，烧结收缩小，不易变形，制品强度高、质量好，适于形状复杂、较大且细长制品的制品强度高、质量好，适于形状复杂、较大且细长制品的制造。但等静压成形设备成本高。造。但等静压成形设备成本高。分类：冷等静压成形与热等静压成形两种。分类：冷等静压成形与热等静压成形两种。新型陶瓷新型陶瓷成型方法成型方法冷等静压成型冷等静压成型 在室温下，采用高压液体传递压力的等静压成形，根据使在室温下，采用高压液体传递压力的等静压成形，根据使用模具不同又分为湿式等静压成形和干式等静压成形

38、两种。用模具不同又分为湿式等静压成形和干式等静压成形两种。冷等静压成形冷等静压成形 a)a)湿式湿式 b)b)干式干式模具两头并不施压，适宜成模具两头并不施压，适宜成型长型、薄壁、管状制品型长型、薄壁、管状制品效率不高，成型多品效率不高，成型多品种、形状复杂、产量种、形状复杂、产量小和大型制品。小和大型制品。两者区别两者区别在哪里？在哪里？新型陶瓷新型陶瓷成型方法成型方法湿式湿式湿式湿式冷等静压（液体为传压介质）冷等静压（液体为传压介质）干式干式干式干式冷等静压（气体或弹性体为传压介质）冷等静压（气体或弹性体为传压介质）冷等静压冷等静压这种成形方法借鉴了金属压铸成形的工艺思路，利这种成形方法借

39、鉴了金属压铸成形的工艺思路，利用石蜡的高温流变特性，对陶瓷石蜡流体进行压力下的用石蜡的高温流变特性，对陶瓷石蜡流体进行压力下的铸造成形。铸造成形。三、三、热压铸成形热压铸成形1）料浆的制备：）料浆的制备：将经过陶瓷粉体与将经过陶瓷粉体与612石蜡和石蜡和0.11硬脂酸或油酸表面活性剂加热到硬脂酸或油酸表面活性剂加热到6080再与熔再与熔化的石蜡混合即可。化的石蜡混合即可。2）压铸：）压铸：在压缩空气作用下充型，保压冷却，脱模。在压缩空气作用下充型，保压冷却，脱模。借鉴金属的挤借鉴金属的挤压成形和轧制成压成形和轧制成形工艺。形工艺。四、四、塑性成形塑性成形将具有将具有可塑性的泥可塑性的泥料，通过

40、挤料，通过挤机嘴成形。机嘴成形。挤制成形挤制成形挤制成形挤制成形将陶瓷粉体和粘结剂、溶剂等置于轧辊上混将陶瓷粉体和粘结剂、溶剂等置于轧辊上混炼，使之混合均匀，伴随吹风，溶剂逐步挥发，形成一炼，使之混合均匀，伴随吹风，溶剂逐步挥发，形成一层厚膜；调整层厚膜；调整轧辊间距，反轧辊间距，反复轧制，可制复轧制，可制得薄片瓷坯。得薄片瓷坯。轧膜成形轧膜成形轧膜成形轧膜成形复合材料：复合材料：将两种或两种以上不同性质的将两种或两种以上不同性质的材料组合在一起，构成的性能比其组成材料优材料组合在一起，构成的性能比其组成材料优异的一类新型材料。异的一类新型材料。组成：组成：一类作为基体材料，形成几何形状一类作

41、为基体材料，形成几何形状并起粘接作用，如树脂、陶瓷、金属等；另一并起粘接作用，如树脂、陶瓷、金属等；另一类作为增强材料，起提高强度或韧度作用，如类作为增强材料，起提高强度或韧度作用，如纤维、颗粒、晶须等。纤维、颗粒、晶须等。第五节第五节复复合合材材料料成成形形特点：特点：复合材料具有的可设计性、材料和制复合材料具有的可设计性、材料和制品一致性的特点；应当根据制品的结构形状和性品一致性的特点；应当根据制品的结构形状和性能要求来选择成形方法能要求来选择成形方法。结构：结构：复合材料是由连续的基体相包围以某种复合材料是由连续的基体相包围以某种规律分布于其中的分散强化相而形成的规律分布于其中的分散强化

42、相而形成的多相材料。多相材料。复合材料的成形工艺主要取决于复合材料的基复合材料的成形工艺主要取决于复合材料的基体体，一般情况下，其基体材料的成形工艺方法也常，一般情况下，其基体材料的成形工艺方法也常常适用于以该类材料为基体的复合材料，特别是以常适用于以该类材料为基体的复合材料，特别是以颗粒、晶须及短纤维为增强体的复合材料。颗粒、晶须及短纤维为增强体的复合材料。成型工艺举例：成型工艺举例：金属材料的各种成形工艺多适用于颗粒、晶须及短纤维增强的金属基复合材料，包括压力铸造、熔模铸造、离心铸造、挤压、轧制、模锻等。（一）热固性树脂基复合材料的成形（一）热固性树脂基复合材料的成形 热固性树脂基复合材料

43、以热固性树脂基复合材料以热固性树脂为基体，以热固性树脂为基体，以无机物、有机物为增强材料无机物、有机物为增强材料。常用的热固性树脂有不饱和聚酯树脂、环氧树脂、常用的热固性树脂有不饱和聚酯树脂、环氧树脂、酚醛树脂等；酚醛树脂等；常用的增强材料有碳纤维（布）、玻璃纤维（布、常用的增强材料有碳纤维（布）、玻璃纤维（布、毡）、有机纤维（布）、石棉纤维等。碳纤维常用以毡）、有机纤维（布）、石棉纤维等。碳纤维常用以增强环氧树脂，玻璃纤维常用以增强不饱和聚酯树脂。增强环氧树脂，玻璃纤维常用以增强不饱和聚酯树脂。热固性树脂基复合材料的成形方法主要有：热固性树脂基复合材料的成形方法主要有：树脂基复合树脂基复合材

44、料成形材料成形（1 1）手糊成形）手糊成形 先在涂有脱模剂的模具上均匀涂上一层树脂先在涂有脱模剂的模具上均匀涂上一层树脂混合液，再将裁剪成一定形状和尺寸的纤维增强混合液，再将裁剪成一定形状和尺寸的纤维增强织物，按制品要求铺设到模具上，用刮刀、毛刷织物，按制品要求铺设到模具上，用刮刀、毛刷或压棍使其平整并均匀浸透树脂、排除气泡。多或压棍使其平整并均匀浸透树脂、排除气泡。多次重复以上步骤层层铺贴，直至所需层数，然后次重复以上步骤层层铺贴，直至所需层数，然后固化成形，脱模修整获得坯件或制品。固化成形，脱模修整获得坯件或制品。热固性复合热固性复合材料成形材料成形 特点：特点：操作技术简单、灵活，适于多

45、品种、小批量操作技术简单、灵活，适于多品种、小批量生产，不受制品尺寸和形状的限制，可根据设计生产，不受制品尺寸和形状的限制，可根据设计要求手糊成形不同厚度、不同形状的制品。要求手糊成形不同厚度、不同形状的制品。生产效率低，劳动条件差且劳动强度大；制生产效率低，劳动条件差且劳动强度大；制品的质量、尺寸精度不易控制，性能稳定性差，品的质量、尺寸精度不易控制，性能稳定性差，强度较其它成形方法低。强度较其它成形方法低。应用：应用：手糊成形可用于制造船体、储罐、储槽、大手糊成形可用于制造船体、储罐、储槽、大口径管道、风机叶片、汽车壳体、飞机蒙皮、机口径管道、风机叶片、汽车壳体、飞机蒙皮、机翼、火箭外壳等

46、大中型制件。翼、火箭外壳等大中型制件。（2 2）喷射成形）喷射成形喷射成形是将调配好的树脂胶液（多采用不喷射成形是将调配好的树脂胶液（多采用不饱和聚酯树脂）与短切纤维（长度饱和聚酯树脂）与短切纤维（长度252550mm50mm），），通过喷射机的喷枪（喷嘴直径通过喷射机的喷枪（喷嘴直径1.21.23.5mm3.5mm，喷射，喷射量量8 860g/s60g/s）均匀喷射到模具上沉积，）均匀喷射到模具上沉积，每喷一层（厚度应小于每喷一层（厚度应小于10mm10mm），即用棍子滚），即用棍子滚压，使之压实、浸渍并排出气泡，再继续喷射，压，使之压实、浸渍并排出气泡，再继续喷射，直至完成坯件制作，最后固

47、化成制品。直至完成坯件制作，最后固化成制品。热固性复合热固性复合材料成形材料成形 图图5-37 5-37 喷射成形原理图喷射成形原理图 11树脂罐与泵树脂罐与泵 22纤维纤维 33喷枪喷枪 44模具模具喷射成形法特点：生产效率提高，劳动强度降低，适于批量生产大尺寸制生产效率提高，劳动强度降低，适于批量生产大尺寸制品，制品无搭接缝，整体性好。品，制品无搭接缝，整体性好。场地污染大，制品树脂含量高（质量分数约场地污染大，制品树脂含量高（质量分数约65%65%），强度），强度较低。较低。喷射法可用于成形船体、容器、汽车车身、机器外罩、喷射法可用于成形船体、容器、汽车车身、机器外罩、大型板等制品。大型

48、板等制品。（3 3）铺层法成形）铺层法成形 用手工或机械手，将预浸材料（将连续纤维或织物、布浸渍树脂，烘干而成的半成品材料，如胶布、无纬布、无纬带等）按预定方向和顺序在模具内逐层铺贴至所需厚度（或层数），获得铺层坯件，然后将坯件装袋，经加热加压固化、脱模修整获得制品。铺层成形的制品强度较高，铺贴时，纤维的铺层成形的制品强度较高，铺贴时，纤维的取向、铺贴顺序与层数可按受力需要，根据材料取向、铺贴顺序与层数可按受力需要，根据材料的优化设计来确定。的优化设计来确定。热固性复合热固性复合材料成形材料成形 铺层坯件的加温加压固化方法通常有真空袋法、压铺层坯件的加温加压固化方法通常有真空袋法、压力袋法、热

49、压罐法等力袋法、热压罐法等 图5-38 铺层加压固化方法示意图 a)真空袋法 b)压力袋法 c)热压罐法真空袋法压力约为真空袋法压力约为0.050.050.07MPa0.07MPa。压力袋法压力可达压力袋法压力可达0.250.250.5MPa0.5MPa。加压和加热使其固化成形，加压和加热使其固化成形，热压罐法可获得压制紧密，厚度公差范围小的高质量制件，适用于热压罐法可获得压制紧密，厚度公差范围小的高质量制件，适用于制造大型和复杂的部件，如机翼、导弹载入体、部件胶接组装等。但该制造大型和复杂的部件，如机翼、导弹载入体、部件胶接组装等。但该法能源利用率低，热压罐重量较大、结构复杂，设备费用高。法

50、能源利用率低，热压罐重量较大、结构复杂，设备费用高。应用：应用：高级复合材料已广泛用在航天飞机上，高级复合材料已广泛用在航天飞机上，如飞机机翼、舱门、尾翼、壁板、隔板等薄如飞机机翼、舱门、尾翼、壁板、隔板等薄壁件、工字梁等型材。有的已代替金属材料壁件、工字梁等型材。有的已代替金属材料作为主要承力构件。作为主要承力构件。真空袋法、压力袋法和热压罐还可用于真空袋法、压力袋法和热压罐还可用于手糊成形或喷射成形坯件的加压固化成形。手糊成形或喷射成形坯件的加压固化成形。热固性复合热固性复合材料成形材料成形（）缠绕法成形（）缠绕法成形是采用预浸纱带、预浸布带等预浸料，或将连续是采用预浸纱带、预浸布带等预浸