新型氧化鋯陶瓷與精細工藝研究成果

　　（1）氧化鋯陶瓷在粉末制備：

　　目前氧化鋯陶瓷最引人注目的是超高溫技術(shù)。利用超高溫技術(shù)不但可廉價地研制氧化鋯陶瓷，還可廉價地研制新型玻璃，如光纖維、磁性玻璃、混合集成電路板、零膨脹結(jié)晶玻璃、高強度玻璃、人造骨頭和齒棍等。此外，利用超高溫技術(shù)還可以研制出象鉭、鉬、鎢、釩鐵合金和鈦等能夠應(yīng)用于太空飛行、海洋、核聚變等領(lǐng)域的材料。例如日本在4000—15000℃和一個大氣壓以下制造金鋼石，其效率比現(xiàn)在普遍采用的低溫低壓等離子體技術(shù)高一百二十倍。

　　氧化鋯陶瓷超高溫技術(shù)具有如下優(yōu)點：能生產(chǎn)出用以往方法所不能生產(chǎn)的物質(zhì)；能夠獲得純度極高的物質(zhì)：生產(chǎn)率會大幅度提高；可使作業(yè)程序簡化、易行。目前，氧化鋯陶瓷在超高溫技術(shù)方面居先進地位的是日本。據(jù)統(tǒng)計，2000年日本超高溫技術(shù)的氧化鋯陶瓷市場規(guī)模也將會超過20萬億日元。此外，溶解法制備粉末、化學(xué)氣相沉積法制備陶瓷粉末、溶膠K凝膠法生產(chǎn)莫來石超細粉末以及等離子體氣相反應(yīng)法等也引起了人們的關(guān)注。在這幾種方法中，絕大部分是近年開發(fā)研究出來的或是在近期得以完善的。

　　(2)氧化鋯陶瓷成型：

　　氧化鋯陶瓷成型方法大體分為干法成型和濕法成型兩大類，干法成型包括鋼模壓制成型、等靜壓成型、超高壓成型、粉末電磁成型等；濕法成型大致可分為塑性成型和膠態(tài)澆注成型兩大類。近些年來膠態(tài)成型和固體無模成型技術(shù)在氧化鋯陶瓷的成型研究中也取得了較為快速的發(fā)展。

　　氧化鋯陶瓷膠態(tài)成形是高分散陶瓷漿料的濕法成形，與干法成形相比，可以有效控制團聚，減少缺陷。無模成形實際上是快速原型制造技術(shù)(Rapidprototypingmanufacturingtechnology,RP&M)在制備氧化鋯陶瓷材料中的應(yīng)用。氧化鋯陶瓷材料膠態(tài)無模成形過程是通過將含或不含粘結(jié)劑的氧化鋯陶瓷漿料在一定的條件下直接從液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)，然后按照RP&M的原理逐層制造得到氧化鋯陶瓷生坯的過程。成形后的生坯一般都具備良好的流變學(xué)特性，可以保證后處理過程中不變形。

　　氧化鋯陶瓷成型技術(shù)未來的發(fā)展將集中于以下幾個發(fā)面：

　　a.進一步開發(fā)已經(jīng)提出的各種氧化鋯陶瓷無模成形技術(shù)在制備不同陶瓷材料中的應(yīng)用；

　　b.氧化鋯陶瓷性能更加復(fù)雜的結(jié)構(gòu)層以及在層內(nèi)的穿插、交織、連接結(jié)構(gòu)和成分三維變化的設(shè)計；

　　c.氧化鋯陶瓷大型異形件的結(jié)構(gòu)設(shè)計與制造；

　　d.氧化鋯陶瓷微結(jié)構(gòu)的制造及實際應(yīng)用；

　　e.進一步開發(fā)氧化鋯陶瓷無污染和環(huán)境協(xié)調(diào)的新技術(shù)。

　　(3)氧化鋯陶瓷燒結(jié)：

　　氧化鋯陶瓷制品因其特殊的性能要求，需要用不同于傳統(tǒng)陶瓷制品的燒成工藝與燒結(jié)技術(shù)。隨著氧化鋯陶瓷工業(yè)的發(fā)展，其燒成機理、燒結(jié)技術(shù)及特殊的窯爐設(shè)施的研究取得突破性的進展。目前特種陶瓷的主要燒結(jié)方法有：常壓燒結(jié)法、熱壓燒結(jié)/熱等靜壓燒結(jié)法、反應(yīng)燒結(jié)法、液相燒結(jié)法、微波燒結(jié)法、電弧等離子燒結(jié)法、自蔓延燒結(jié)法、氣相沉積法等。

　　(4)氧化鋯陶瓷的精密加工：

　　氧化鋯陶瓷屬于脆性材料，硬度高、脆性大，其物理機械性能(尤其是韌性和強度)與金屬材料有較大差異，加工性能差，加工難度大。因此，研究氧化鋯陶瓷材料的磨削機理，選擇最佳的磨削方法是當(dāng)前要解決的主要問題。

　　近年來興起的氧化鋯陶瓷磨削加工方法主要有：

　　a.超聲波振動磨削加工方法

　　b.在線電解修整金剛石砂輪磨削加工方法

　　c.電解、電火花復(fù)合磨削加工工藝

　　d.電化學(xué)在線控制加工方法

　　采用刀具加工氧化鋯陶瓷也引起了人們的極大興趣。目前，這方面的工作僅處于研究實驗階段，由于用超高精度的車床和金剛石單晶車刀進行加工，以微米數(shù)量級的微小吃刀深度和微小的走刀量，能獲得0.1微米左右的加工精度，因而許多國家把這種加工技術(shù)作為超精密加工的一個方面而加以開發(fā)研究。在我國新型氧化鋯陶瓷與精細工藝國家實驗室在這方面的研究成果已位居世界前列。
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