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第六章粉体成型工艺
无机非金属材料生产工艺总体上讲能够分为三个阶段：即制粉、成型和焙烧。只是依据材料品种不一样能够有不一样排列次序。陶瓷和耐火材料生产工艺通常为：制粉成型烧成。陶瓷成型在工艺上含有特殊关键地位。因陶瓷坯体是一个粉末集合体，它只有在烧成以后才能得到所期望性能。为了得到所期望结构和性能，一个理想粉末原料和均匀混合是前提条件。能够说，粉末制备己对最终产品起作用，只有理想粉体和正确成型才能确保产品质量。粉体成型是经过外力，把粉末或其聚集体制作成含有一定尺寸、形状和强度坯体或制品。通常又和最好均匀化，致密化等联络在一起。粉体成型方法众多，产品形状、尺寸和用途和技术经济指标决定了成型方法选择。耐火粉料借助于外力和模型，成为含有一定尺寸、形状和强度坯体或制品过程叫成型。压制和成型是耐火材料生产工艺过程中关键步骤。耐火材料成型方法很多，包含特殊耐火材料在内有数十种之多。按坯体含水量多少，成型方法可分为以下三种：
半干法—坯料水份5%左右；
可塑法—坯料水份15%左右；
注浆法—坯料水份40%左右。
对于通常耐火制品，大多采取半干法成型。至于采取什么成型方法，关键取决于坯料性质、制品形状、尺寸和工艺要求。可塑法有时用来制造大异形制品；注浆法关键用来生产中空薄壁高级耐火制品及特种耐火制品，如氧化物，熔融莫来石、石英陶瓷制品、含锆莫来石制品、纯镁质制品等。除上述方法外，还有振动成型，500℃~1500℃热压成型，等静压成型等等。
第一节压制成型
压制成型是陶瓷中关键成型方法之一，是通常耐火制品最关键成型方法。这时，压力连续地或数次地经过压头传输到在模型中粉末体上。在高压下粉末体致密化而形成含有一定形状、尺寸和强度坯体。而在等静压成型中，液体压力经过柔性模传输到粉体上。等静压成型只是一个特殊压制成型。压制成型中，经过泥料(粉末团聚体)内摩擦，和模壁摩擦及质点和桥接弹性变形，塑性变形，和颗粒再破碎等等消耗能量(功)。成型坯体致密度和消耗能量关键受泥料性质和机械压力—时间过程影响。
压制成型通常可分为干法、半干法和湿法压制。现在尚无统一分类标准。在粉体(团聚体)方法技术中通常采取下列标准：
1、干法压制：泥料含0~5%水(包含润滑界质和其它液态加入物)；
2、半干法压制：泥料含水5~8%；
3、湿法压制：泥料含水8~18%。
在英、美标准解释中，则只将压制区分为干法和湿法压制两类。也有些人认为，对于不一样性质泥料，划分干法和湿法压制含水量应是不一样。视泥料种类不一样，对应于某一压力，能达成坯体最大致密化所对应水份含量是不一样。
另外，压制成型中还包含加热压制，即粉体在加热下压制。通常分为：热压制，即焦油，沥青，石腊或合成结合剂，包含硅酸盐熔体相在加热，粘度降低下压制而达成愈加好致密化；高温压制，即对SiC，Si3N4等特种材料，难以烧结，经过高温和压力同时作用在粉体上，增加固体烧结反应，而达成更致密化或含有更合理显微结构。捣打成型和压力振动成型也属于压制成型。
在耐火材料制品大多数采取干法或半干法压制成型，这是由干法或半干法压制特点决定。(1)干法或半干法压制模具成本高，只有大量生产同一品种时才是经济；(2)干法或半干法压制最适宜于成型几何尺寸不太大，长宽尺寸相差也不太大，形状不太复杂制品。形状太复杂使模具结构复杂，成本高；尺寸大时要求高压压机。受压方向尺寸大会引发坯体密度相差太大。(3)为了达成最好压制性能对泥料颗粒组成和颗粒形状有一定要求。(4)因为坯体含水量少，干燥工艺能够简化或去掉，干燥废品少，工艺简单。(5)坯体致密度大，强度大，烧成收缩(或膨胀)通常较小，易于控制成品尺寸。
一、压制粉料工艺性质
压制过程中，松散泥料在压力作用下发生颗粒重新排布，弹性形变和破碎，排出空气，颗粒结合成含有一定形状和尺寸坯体。泥料是固体粉料，水和空气三相系统。粉料是固体颗粒集合体，属于粗分散物系。压制粉料工艺性质关键是：
1、粒度和粒度分布及颗粒形状
从生产实践中可知，很细或很粗粉料，在一定压力下被挤压成型能力较差。另外，细粉加压成型时，分布在颗粒间大量空气会沿着和加压方向垂直平面逸出，产生层裂。
粉料颗粒形状关键是由物料性质和破碎设备相关，通常片状颗粒对压制成型不利，有棱角等尺寸颗粒较为理想。
含有不一样粒度粉料成型后密度和强度均高，这可由下述粉料堆积性质来说明。
2、粉料堆积特征
因为粉料形状不规则，表面粗糙使堆积起来粉体颗粒间存在着大量空隙。粉料颗粒堆积密度和堆积形式和粒度分布相关。显然，堆积密度越大，则在坯体密实过程中，需要填充空隙或需要排出空气就越少，故在其它条件相同情况下，可望取得质量更高坯体。所以，只有符合紧密堆积颗粒组成，才有得到致密坯体可能。
生产实际中，粗颗粒和细粉混合后，其填充容积图6-1所表示，单一粗颗粒充填容积为C，单