陶瓷作為一種重要的結(jié)構(gòu)和功能材料，被廣泛應(yīng)用于國(guó)防、化工、冶金、電子、機(jī)械、航空、航天、生物醫(yī)學(xué)等各個(gè)領(lǐng)域。陶瓷材料成型是為了得到內(nèi)部均勻和高密度的坯體，提高成型技術(shù)是制備高性能陶瓷材料的關(guān)鍵步驟。不同形態(tài)的陶瓷粉體應(yīng)用不同的成型方法。如何選擇適宜的成型方法，主要取決于對(duì)陶瓷材料的性能要求和陶瓷粉體的自身性質(zhì)（如顆粒尺寸、分布、表面積），下面小編簡(jiǎn)要介紹幾種陶瓷材料成型工藝。

陶瓷材料成型工藝主要分為膠態(tài)成型工藝、固體無模成型工藝、氣相成型工藝等。

一、膠態(tài)成型工藝

1、擠壓成型

擠壓成型是指將陶瓷粉體、粘結(jié)劑、潤(rùn)滑劑等與水均勻混合，然后將塑性物料擠壓出剛性模具即可得到管狀、柱狀、板狀以及多孔柱狀成型體。

擠壓成型陶瓷材料

擠壓成型優(yōu)點(diǎn)是：工藝過程簡(jiǎn)單、適合工業(yè)化生產(chǎn)。缺點(diǎn)是：物料強(qiáng)度低、容易變形，并可能產(chǎn)生表面凹坑和起泡、開裂以及內(nèi)部裂紋等缺陷。

擠壓成型廣泛應(yīng)用于傳統(tǒng)耐火材料如爐管、護(hù)套管以及一些電子材料的成型生產(chǎn)。

2、壓延成型

壓延成型是指將陶瓷粉體、添加劑和水混合均勻，然后將塑性物料經(jīng)兩個(gè)相向轉(zhuǎn)到滾柱壓延，而成為板狀素坯的成型方法。

壓延法成型優(yōu)點(diǎn)是：密度高，適于片狀、板狀物件的成型。

氧化鋯陶瓷片

3、注射成型

陶瓷注射成型是借助高分子聚合物在高溫下熔融、低溫下凝固的特性來進(jìn)行成型的，成型之后再把高聚物脫除。

注射成型優(yōu)點(diǎn)是：可成型形狀復(fù)雜的部件，并且具有高的尺寸精度和均勻的顯微結(jié)構(gòu)。缺點(diǎn)是：模具設(shè)計(jì)加工成本和有機(jī)物排除過程中的成本比較高。

陶瓷注射成型機(jī)

目前，注射成型新技術(shù)主要有水溶液注射成型和氣相輔助注射成型。

（1）水溶液注射成型

水溶液注射成型采用水溶性的聚合物作為有機(jī)載體，很好的解決了脫脂問題。水溶液注射成型技術(shù)優(yōu)點(diǎn)是：自動(dòng)化控制水平高，而且成本低。

（2）氣體輔助注射成型

氣體輔助注射成型是把氣體引入聚合物熔體中而使成型過程更容易進(jìn)行。適合于腐蝕性流體和高溫高壓下流體的陶瓷管道成型。

4、注漿成型

注漿成型工藝是利用石膏模具的吸水性，將制得的陶瓷粉體漿料注入多孔質(zhì)模具，由模具的氣孔把漿料中的液體吸出，而在模具中留下坯體。

注漿成型工藝優(yōu)點(diǎn)是：成本低，過程簡(jiǎn)單，易于操作和控制。缺點(diǎn)是：成型形狀粗糙，注漿時(shí)間較長(zhǎng)，坯體密度、強(qiáng)度也不高。

5、流延成型

流延成型是將陶瓷粉體與塑化劑混合得到流動(dòng)的粘稠漿料，然后將漿料均勻地涂到轉(zhuǎn)動(dòng)著的基帶上，或用刀片均勻地刷到支撐面上，形成漿膜，干燥后得到一層薄膜，帶膜厚度一般為0.01～1nm。

流延成型首次主要用于鐵電材料的澆注成型。同時(shí)，還被廣泛用于多層陶瓷、電子電路基板、壓電陶瓷等器件的生產(chǎn)中，如氧化鋯陶瓷手機(jī)背板等。

陶瓷手機(jī)背板

6、凝膠注模成型

凝膠注模成型作為一種新型的膠態(tài)成型方法，它是將傳統(tǒng)陶瓷工藝和化學(xué)理論有機(jī)結(jié)合起來，將高分子化學(xué)單體聚合的方法靈活地引入到陶瓷的成型工藝中，通過將有機(jī)聚合物單體及陶瓷粉體顆粒分散在介質(zhì)中制成低粘度，高固相體積分?jǐn)?shù)的濃懸浮體，并加入引發(fā)劑和催化劑，然后將濃懸浮體（漿料）注入非多孔模具中，通過引發(fā)劑和催化劑的作用使聚合物單體交聯(lián)聚合成三維網(wǎng)狀聚合物凝膠，并將陶瓷顆粒原位粘結(jié)而固化成坯體。

凝膠注模成型優(yōu)點(diǎn)是：可凈尺寸成型形狀復(fù)雜、強(qiáng)度高、微觀結(jié)構(gòu)均勻、密度高的坯體，燒結(jié)成瓷的部件較干壓成型的陶瓷部件有更好的電性能。缺點(diǎn)是：制備薄膜、厚膜時(shí)，坯體存在開裂、變型等問題。

目前，凝膠注模成型的陶瓷材料已廣泛應(yīng)用于電子、光學(xué)、汽車等領(lǐng)域。

凝膠注模成形的工藝流程圖

7、直接凝固注模成型

直接凝固注模成型是一種近凈尺寸原位凝固膠態(tài)成型方法，它主要利用了膠體化學(xué)的基本原理。目前，該方法已經(jīng)成功地應(yīng)用于成型氧化鋁、氧化鋯、碳化硅和氮化硅復(fù)雜形狀的部件。

直接凝固注模成型陶瓷外擋塊

直接凝固注模成型優(yōu)點(diǎn)是：不需要或只需少量的有機(jī)添加劑，坯體不需脫脂，坯體密度均勻，相對(duì)密度高，可以成型大尺寸形狀復(fù)雜的陶瓷部件。

8、水解輔助固化成型

水解輔助固化成型充分借鑒了水泥性物質(zhì)的硬化、直接凝固注模成型和凝膠注模成型優(yōu)點(diǎn)的一種陶瓷材料成型方法。成型過過程中，在陶瓷粉體漿料中加入AlN之后發(fā)生熱水解，同時(shí)作為AlN的水解產(chǎn)物Al(OH)₃在加熱時(shí)可以膠態(tài)化，從而起到輔助固化、增加坯體強(qiáng)度的目的。

水解輔助固化成型優(yōu)點(diǎn)是：工藝簡(jiǎn)單、漿料流變性好、固化快、密度高。缺點(diǎn)是：需額外的設(shè)備收集和中和氨，而且該工藝不適合于所有陶瓷。

該工藝主要應(yīng)用于制備多相陶瓷材料，如氧化鋁多相陶瓷、氧化鋁增韌氧化鋯陶瓷、Sialon陶瓷等。

氧化鋁增韌氧化鋯陶瓷

9、電泳澆注成型

電泳澆注成型體系是將一個(gè)外部電場(chǎng)作用于陶瓷粉體漿料上，促進(jìn)帶電粒子的遷移（電泳），隨后沉積在相反電極上。

電泳澆注成型工藝優(yōu)點(diǎn)是：工藝簡(jiǎn)單、靈活、可靠。目前主要用于多層陶瓷電容器、傳感器、梯度功能陶瓷、薄層陶瓷試管以及各種材料的涂層等。

多層陶瓷電容器

二、固體無模成型工藝

1、立體印刷成型

立體印刷成型以光敏樹脂為原料，采用計(jì)算機(jī)控制下的紫外激光以預(yù)訂原型各分層截面的輪廓為軌跡逐點(diǎn)掃描，使被掃描區(qū)的樹脂薄層產(chǎn)生光聚合反應(yīng)后固化，從而形成一個(gè)薄層截面。當(dāng)一層固化后，向上（或下）移動(dòng)工作臺(tái)，在剛剛固化的樹脂表面布放一層新的液態(tài)樹脂，再進(jìn)行新一層掃描、固化。新固化的一層牢牢地粘合前一層，如此重復(fù)至整個(gè)原型制造完畢。

目前，研究者用該方法研究了SiO₂、Si₃N₄、Al₂O₃、PZT壓電陶瓷件等陶瓷材料成型。

2、三D打印成型

三維打印是指首先將陶瓷粉體鋪在工作臺(tái)上，通過噴嘴把粘結(jié)劑噴到選定的區(qū)域，將粉末粘結(jié)在一起，形成一個(gè)層，而后工作臺(tái)下降，填粉后重復(fù)上述過程直至做出整個(gè)部件。

目前，研究者報(bào)道采用三D打印技術(shù)和熱等靜壓工藝制備了Al₂O₃陶瓷材料。

陶瓷材料三D打印成型示意圖

3、噴墨打印成型

噴墨打印成型技術(shù)是將待成型的陶瓷粉體與各種有機(jī)物配置成陶瓷墨水，通過打印機(jī)將陶瓷墨水打印到成型平面上成型。該工藝的關(guān)鍵是配制出分散均勻的陶瓷懸浮液，目前使用的陶瓷材料有ZrO₂、TiO₂、Al₂O₃等。

4、選區(qū)激光燒結(jié)法

選區(qū)激光燒結(jié)法以堆積在工作平臺(tái)上的陶瓷粉體為原料，用高能CO₂激光器從陶瓷粉體上掃描，將選定區(qū)內(nèi)的陶瓷粉體燒結(jié)以做出部件的每一個(gè)層得到最終成型件。

選區(qū)激光燒結(jié)法示意圖

三、氣相成型

氣相成型是利用氣相反應(yīng)生成納米粉體顆粒，如能使粉體顆粒有效而且致密地沉積到模具表面，累積到一定厚度即成為制品，或者先使用其它方法制成一個(gè)具有開口氣孔的坯體，再通過氣相沉積工藝將氣孔填充致密用這種方法可以制造各種復(fù)合材料。

氣相成型優(yōu)點(diǎn)是：可以避免一般超細(xì)粉料中的團(tuán)聚問題。

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