粉末冶金（Powder Metallurgy）与陶瓷(Ceramic)的主要制备工艺过程包括粉末制备、成型和烧结。其生产工艺过程可简单地表示为：粉末制备坯料制备成型干燥烧结后处理热压或热等静压烧结成品 本章将讨论粉末冶金与陶瓷的成型原理、粉体制备技术、粉末冶金的成型工艺和陶瓷材料的成型工艺，最后介绍快速成型工艺。 坯料制备 通过机械或物理或化学方法制备粉料，在制备坯料时，要控制坯料粉的粒度、形状、纯度及脱水脱气，以及配料比例和混料均匀等质量要求。按不同的成型工艺要求，坯料可以是粉料、浆料或可塑泥团。 成型 将坯料用一定工具或模具制成一定形状、尺寸、密度和强度的制品坯型（亦称生坯）。 烧结 生坯经初步干燥后，进行涂釉烧结或直接烧结。高温烧结时，陶瓷内部会发生一系列物理化学变化及相变，如体积减小，密度增加，强度、硬度提高，晶粒发生相变等，使陶瓷制品达到所要求的物理性能和力学性能。 二、陶瓷材料的结构与性能特点 第一节 粉体成型原理 一、 粉料的基本物理性能 1.粒度(Particle Size)和粒度分布(Particle Size Distribution) 粒度是指粉料的颗粒大小，通常以颗粒半径r或直径d表示。粒度分布是指多分散体系中各种不同大小颗粒所占的百分比。 2. 颗粒的形态与拱桥效应 人们一般用针状、多面体状、柱状、球状等来描述颗粒的形态。 粉料自由堆积的空隙率往往比理论计算值大得多，就是因为实际粉料不是球形，加上表面粗糙图表，以及附着和凝聚的作用，结果颗粒互相交错咬合，形成拱桥型空间，增大了空隙率。这种现象称为拱桥效应（见图3-1）。 3. 粉体的表面特性 （1）粉体颗粒的表面能(surface energy)和表面状态 粉体颗粒表面的“过剩能量”称为粉体颗粒的表面能。 表3-1是当粒径发生变化时，一般物质颗粒其原子数与表面原子数之间的比例变化。 （2）粉体颗粒的吸附与凝聚(Coagulation) 一个颗粒依附于其它物体表面上的现象称之为附着。而凝聚则是指颗粒间在各种引力作用下的团聚。 4. 粉料的堆积（填充）特性(Packing Property) 单一颗粒（即纯粗颗粒或细颗粒）堆积时的空隙率约40%。若用二种粒度（如平均粒径比为10:1）配合则其堆积密度增大；而采用三级粒度的颗粒配合则可得到更大的堆积密度。 5. 粉料的流动性(Flowing Property) 粉料虽然由固体小颗粒组成，但由于其分散度较高，具有一定的流动性。当堆积到一定高度后，粉料会向四周流动，始终保持为圆锥体（图3-2），其自然安息角（偏角）α保持不变。 二、 压制成型原理 压制成型是基于较大的压力，将粉状坯料在模型中压成块状坯体的。 1. 压制成型过程中坯体的变化 （1）密度的变化 （2）强度的变化 （3）坯体中压力的分布 图3-3为单面加压是坯体内部压力分布情况。 2. 影响坯体密度(Density)的因素 （1）成型压力 压制过程中，施加于粉料上的压力主要消耗在以下二方面： 1）克服粉料的阻力P1，称为净压力。 2）克服粉料颗粒对模壁摩擦所消耗的力P2，称为消耗压力。 压制过程中的总压力P=P1+P2，即成型压力。 （2）加压方式 图3-4为加压方式和压力分布关系图。 （3）加压速度 （4）添加剂的选用 3. 对压制用粉料的工艺性能要求 由于压制成型时粉料颗粒必须能充满模型的各个角落，因此要求粉料具有良好的流动性。为了得到较高的素坯密度，粉料中包含的气体越少越好，粉料的堆积密度越高越好。 三、 可塑泥团的成型原理 1.可塑泥团的流变特性(Rheological Behavior) 图3－5为粘土泥团的应力－应变曲线。 图3－6表示了粘土的含水量与其应力－应变－曲线的关系。 2. 影响泥团可塑性的因素 （1）固相颗粒大小和形状 一般地说，泥团中固相颗粒愈粗，呈现最大塑性时所需的水分愈少，最大可塑性愈低；颗粒愈细则比表面愈大，每个颗粒表面形成水膜所需的水分愈多，由细颗粒堆积而成的毛细管半径越小，产生的毛细管力越大，可塑性也高。不同形状颗粒的比表面是不同的，因而对可塑性的影响也有差异。 （2）液相的数量和性质 水分是泥团出现可塑性的必要条件。泥团中水分适当时才能呈现最大的可塑性，如图3-7所示。 3. 对可塑坯料的工艺性能要求 可塑性好，含水量适当，干燥强度高，收缩率小，颗粒细度适当，空气含量低。 四、 泥浆/粉浆的成型原理 1. 泥浆的流变特性 （1）泥浆的流动曲线
