先进陶瓷的离心沉积成型法_技术资料【科众陶瓷】

材料成型过程中引入离心技术的特点是在离心力的作用下进行成型。金属材料的离心铸造就是将熔融的金属浇人旋转的铸型中，使液体金属在离心力的作用下充填铸型且凝固形成一定形状、尺寸的铸造方法，离心技术在金属材料成型中有广泛的应用。

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1. 离心沉积成型的工艺原理及过程

离必沉积成型( centrifugal deposition casting)简称CDC，是一种制备板状、层状纳米多层复合材料的方法。将离心成型技术最早应用到陶瓷材料的制备中的美国加州大学Santa Barbara分校的Lange小组。由于离心力的作用力均匀地作用于每个颗粒上，从而具有形成均匀结构的优势。因此，离心技术最早也是应用在均匀致密陶瓷材料的成型中。

离心沉积成型技术的工艺过程：首先，将原料粉末与成型助剂、水等加入球磨机进行球磨，从而制备出合适黏度的浆料；其次，将制备好的浆料注入离心成型机内的模具中进行成型；然后，将成型好的陶瓷坯体进行脱模；最后，将生坯进行烧结，从而制备出具有一定尺寸的陶瓷材科。

2. 离心沉积成型的应用

由于离心成型技术具有其他成型工艺所无法比拟的特点，因此该成型技术被广泛应用于梯度材料、多孔材料及层状材料的成型制备。

层状陶瓷复合材料是模拟贝壳结构而设计出的一种仿生结构材料。该材料的特殊结构使陶瓷材料克服了单体时的脆性，此外，该材料结构在保持其高强度、好的抗氧化性能的同时可以大幅度地提高材料的韧性和可靠性。K. P. Trumble教授利用多次离心工艺制备了层状陶瓷复合材料，研究结果表明。该材料与普通的陶瓷块体材料相比，其韧性提高了将近两倍。这种结构能够使裂纹扩展到层间界面时发生偏转和敦化，从而使其韧性得到了大幅度地提高。由于利用离心工艺可以通过控制原始浆料的分散状态来控制材料成型后的界面结合状态，因此，离心沉积成型工艺被认为是一种很有潜力的层状材料的制备工艺。

3. 离心沉积成型的主要缺陷

离心沉积成型技术在材料制备中虽然具有其他成型方法无法比拟的作用，但是如果其成型工艺控制不当会给材料带来较大的缺陷。离心沉积成型制备材料过程中的关键问题在于配制合适黏度的悬浮溶液，如果悬浮溶液的黏度道大则在离心沉积的过程中就会造成悬浮液的结块，不利于形成均匀的材料；如果其黏度过液中的粉末不能随液体均匀地分布在基体的表面。

另外，离心成型设备的离心速率也是关键的工艺参数。当离心速率过大时，悬浮液在较大的离心力的作用下只随基体的一部分做高速运动，不能够形成均匀完整的面；当离心速率较小时，悬浮液停留在基体的底部不能形成均匀层面或其强度较低，孔隙度较大，因此在其烧结过程中烧结收缩很大，不利于结成型。

4 . 离心沉积成型的机械设备

离心沉积成型的设备在结构上包括框架、底座、模具架、底盘、调节丝杆、入浆口、出浆口、浆料输送管道、电机、传动装置和浆室；浆室固定设置在底盘下面并通过滚动轴承与底座活动连接，浆室的底部设置一通孔，通孔与浆料输入管道活动连接，在连接处设置有密封圈和滚动轴承；传动装置由电机、皮带、传动轮和底盘传动轴组成；在调节丝杆与上框架的连接处设置有滚动轴承。

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本文“先进陶瓷的离心沉积成型法”由科众陶瓷编辑整理，修订时间：2019-07-13 15:38:13
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