凝胶注模成形 [恢复]
陶瓷凝胶注模成型
凝胶注模成型工艺研究 夏培 (天津大学材料科学与工程学院，教育部先进陶瓷与加工重点实验室，天津300072) 摘要：凝胶注模成型是一种优于传统成型工艺的先进陶瓷成型方法，为净尺寸高性能复杂形状陶瓷的制备提供了有效的技术途径。本文对陶瓷凝胶注模成型的原理、工艺、成型体系、特点等进行了简单的概论介绍,综述了目前凝胶注模成型的研究现状、存在的问题和应用情况并展望了发展趋势。 关键词：凝胶注模；研究现状；问题与展望 Study on the gel-casting XIA Pei (Key Laboratory of Advanced Ceramics and Machining Technology, Ministry of Education, college of Material Science and Engineering, Tianjin University, Tianjin 300072, Tianjin, China) Abstract: Gel-casting process is an advanced manufacturing technology for ceramic forming, which is superior to the traditional one, and has provided an effective approach to prepare high performance net size ceramics with complicated shapes. The principles,procedures,forming system and character of gel-casting are simply discussed in this paper, moreover, the present research process,problems as well as applications are also included. Finally, the tendency of this technology is forecasted in a dialectical way. Key words: gel-casting; present research; problems and prospects
叔丁醇基凝胶注模工艺制备轻质、高强莫来石多孔陶瓷
万方数据
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第６期周立忠，等：叔丁醇基凝胶注模工艺制备轻质、高强莫来石多孔陶瓷１１７５ 图１不同烧结温度条件下莫来石多孔陶瓷的微观结构 Ｆｉｇ．ＩＳＥＭｍｉｃｒｏｇｒａｐｈｓｏｆｔｈｅｆｒａｃｔｕｒｅｄｓｕｒｆａｃｅｓａｎｄｐｏｒｅｓｉｚｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｐｏｒｏｕｓ ｍｕｌｌｉｔｅｃｅｒａｍｉｃｓｓｉｎｔｅｒｅｄａｔｄｉｆｆｅｒｅｎｔｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓ （ａ）１２５０＇Ｅ；（ｂ）１３００。Ｃ；（ｃ）１３５０。Ｃ；（ｄ）１４００＂Ｃ；（ｅ）１４５０＇：Ｅ；（ｆ）Ｐｏｒｅｓｉｚｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ 图２ＴＢＡ基凝胶注模工艺制备莫来石多孔陶瓷的结构示意图 Ｆｉｇ．２ＳｃｈｅｍａｔｉｃｄｒａｗｉｎｇｏｆｐｏｒｏｕｓｍｕｌｌｉｔｅｃｅｒａｍｉｃｓｂｙＴＢＡｂａｓｅｄ—ｇｅｌｃａｓｔｉｎｇ 表１叔丁醇和水的物理性能Ⅲ】 Ｔａｂｌｅ１ＰｈｙｓｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆＴＢＡａｎｄｗａｔｅｒ［１０】…／（Ｄ等，，睾ｓ蒜‘篇Ｓｕｒｆａｃｅｔｅ冀ｎｓｉｏｎ 度与气孔率的关系曲线，依据公式（１）的表示方法，通过公式拟合，其ｂ值为１６．８，远远高于目前所报道的莫来石、碳化硅／堇青石等多孔陶瓷的ｂ值（二者的ｂ值分别为６和４．８）‘１４Ｊ５。，这表明在本试验气孑Ｌ率范围内，气孔率的微小改变将会引起材料强度的急剧变化，这将有利于在气孔率下降较小的前提下获得更高的强度． Ａｔｉｓｉｖａｎ等¨钊采用熔融沉积工艺，以氧化镁为烧结助剂，制备了孑Ｌ径尺寸为１５０～４００斗ｍ的莫来石多孔陶瓷，在气孔率为４０％时，压缩强度约为３０ＭＰａ．Ｋｉｍ等Ⅲ３以添加氧化铝的聚氧硅烷为原料，制备出孔径小于２０１ｘｍ的莫来石多孔陶瓷，当气孔率为４０％和６５％时，压缩强度分别为６０ＭＰａ和１５ＭＰａ．与文献［１６．１７］相比，本试验采用叔丁醇基凝胶注模成型方法制备莫来石多孔陶瓷，在相似强度或在相似气孔率条件下能够获得更高的气孔率或更高的强度，结合图１的微观结构观察结果，分析认为其主要 原因为：（１）均匀分布的孔隙结构．这种均匀的孔隙 万方数据
陶瓷凝胶注模成型
凝胶注模成型工艺研究 夏XX (天津大学材料科学与工程学院，教育部先进陶瓷与加工重点实验室， 天津300072) 摘要：凝胶注模成型是一种优于传统成型工艺的先进陶瓷成型方法，为净尺寸高性能复杂形状陶瓷的制备提供了有效的技术途径。本文对陶瓷凝胶注模成型的原理、工艺、成型体系、特点等进行了简单的概论介绍,综述了目前凝胶注模成型的研究现状、存在的问题和应用情况并展望了发展趋势。 关键词：凝胶注模；研究现状；问题与展望 Study on the gel-casting XIAXX (Key Laboratory of Advanced Ceramics and Machining Technology, M inistry of Education, college of Material Science and Engineering, Tia njin University, Tianjin 300072, Tianji n, China) Abstract: Gel-casting process is an advanced manufacturing technology
for ceramic forming, which is superior to the traditional one, and has provided an effective approach to prepare high performance net size ceramics with complicated shapes. The principles,procedures,forming system and character of gel-casting are simply discussed in this paper, moreover, the present research process,problems as well as applications are also included. Finally, the tendency of this technology is forecasted in a dialectical way. Key words: gel-casting; present research; problems and prospects 1.引言 随着当代科学技术的发展，国防、工业等技术领域对结构材料的要求越来越高，耐高温、耐腐蚀、高硬度和综合力学性能好的结构材料的开发和研究已经变得十分重要。但陶瓷材料烧结后很难进行机加工，人们一直在寻求复杂形状陶瓷元件的净尺寸成型方法，这已成为保证陶瓷元件质量和获得具有实际应用价值材料的关键环节[1]。 陶瓷材料的成型方法[2]，一般可分为干法和湿法两大类。二者相比而言，湿法成型具有工艺简单、成型坯体组分均匀、缺陷少、易于成型复杂形状零件等优点，实用性较强。但传统的湿法成型技术都存在一些问题，如注浆成型是靠石膏模吸水来实现的，造成坯体密度梯度分布和不均匀变形，并且坯体强度低，易于损坏；热压铸或注射成型需加入质量分数高达20%的蜡或有机物，造成脱脂过程繁琐，粘合剂的熔化或蒸发使坯体的强度降低，易形成缺陷甚至倒塌；等静压成型
氧化铝陶瓷凝胶注模成型
氧化铝陶瓷凝胶注模成型 摘要: 随着现代陶瓷材料制备工艺与技术的不断创新,其在宇航、电子、精密仪器、汽车等领域的应用日益广泛。对陶瓷材料的要求除了其特有的使用性能外,尺寸精度要求也显得十分重要。陶瓷材料的硬度高、耐磨性好是其突出的优异性能之一,但同时也带来陶瓷材料烧结后很难进行机加工,复杂形状的陶瓷制品这一问题则更为突出,既影响生产效率又增加生产成本,故人们一直在寻找新的陶瓷成型方法。凝胶注模成型工艺是九十年代以来出现的一种新的胶态成型技术,是美国橡树岭国家实验室Mark A J anney 教授等人首先发明的。它是传统注浆工艺与有机高聚物的完美结合,它将高分子化学单体聚合的方法灵活地引入到陶瓷的成型工艺中,通过制备低粘度高固相体积分数的浓悬浮体,可净尺寸成型复杂形状的陶瓷部件,从而获得高密度、高强度、均匀性好的陶瓷坯体[1 - 3 ] 。这一方法诞生以来即刻受到陶瓷材料科技工作者的广泛关注,围绕这一思路,人们不断进行研究和探索,完善和改进工艺[4 - 8 ] 。凝胶注模成型工艺的关键之处是制备高固相体积分数而流动性良好的浆料,本研究探讨了陶瓷凝胶注模成型的机理和特点,研究了固相体积含量、p H 值、分散剂等对制备低粘度、高固相体积含量的氧化铝陶瓷悬浮液的影响。实验结果表明,固相体积分数为55 % ,浆料的粘度可以满足注模的需要时坯体抗弯强度可达30MPa 。控制p H 值为9 左右,加入8 %(质量分数) 的PMAA2NH4 分散剂,可制得粘度低、流动性好适宜于复杂形状制品注模的陶瓷浆料。 1 凝胶注模成型机理及特点 凝胶注模成型是采用由高分子网络产生聚合作用使陶瓷颗粒聚集在一起而形成陶瓷坯体的一种成型方法。通过在高固相体积含量的陶瓷粉末悬浮液中加入可聚合有机单体,在引发剂和催化剂的作用下,陶瓷浆料浇注后有机单体发生原位聚合反应,不久聚合凝固成陶瓷坯体[9 ] 。凝胶注模成型是一种实用性很强的技术,它具有以下几个显著特点: (1)适用于不水解或不与水作用的陶瓷粉体,可成型各种复杂形状和尺寸的陶瓷
凝胶注模成型科技的原理及问题难点分析
凝胶注模成型科技的原理及问题难点分析 文章分析了凝胶注模成型科技的基础原理和类型以及活动步骤等等内容。它的成本不高，而且有着非常好的稳定性，同时得到的胚体的密度非常好，在干燥的时候不会出现形变现象，存在的不利现象较少，而且强度很高，能够有效生产。 标签：成型技术；净尺寸成型；凝胶注模成型；胶态成型 1 关于原理和活动步骤 该项科技是把高分子的物质与流变学的知识有效的联系到一起，它的原理是在较高的固相含量以及较低的粘度的陶瓷物质之中谈价浓度不是很高的有机体，然后放入一些引发材料对其浇筑，进而确保其中的单体在相对的状态中出现聚合活动，此时生成坚硬的网状体系，确保浆料能够即刻的固结，进而确保胚体定形，最终经由脱模以及排胶等活动而获取所需的部件。 凝胶注模成型分为两类：一种是非水溶性凝胶注模成型，另一种是水溶性凝胶注模成型。非水溶性凝胶注模成型采用有机溶剂，要求溶剂有较低的蒸汽压。水溶性凝胶注模成型更进一步，有非常多的优势。第一，成型时期和过去的措施非常类似，而且很简便。第二，干燥活动更简单。第三，减弱了混合体的粘性。第四，对于生态的干扰性小。所以，这个措施被大量的使用。在该项成型活动中，要确保单体等合乎如下的规定。第一，其应该是充分水溶的，而且它的溶解性要非常的高，假如该数值太低的话，此时单体融合并非是液体的融汇，它是液体沉积之后的融汇，此时得到的胚体的密度不是很良好，同时他的强度也会受到非常大的干扰。第二，溶液得到的凝胶要有非常高的强度，此时才可以发挥出原位固定的意义。而且确保胚体能够有效的脱模。第三，单体和交联剂不会降低浆料的流动性。 2 关于工艺特征 它是一项有着非常强大的实用意义的科技，其有着如下的一些特征。第一能够适合用到很多的陶系中，可以得到非常多的形态不一样的零件。第二因为定形活动和注模的活动是单独开展的，对于定形来讲，它是借助于浆料里面的单体汇聚而生成胶凝体，其得到的胚体的问题不是很多，而且其成分等很是均匀，在干燥的时候不会发生形状改变的问题，此时可以确保烧结体具有优秀的比例，该措施是一项优秀的成型科技。第三，凝固定形用时不是很久，而且能够有效的掌控，结合聚合气温以及催化物质的添加量的差异，其定形用时通常可以控制在五分钟到一个小时之间。第四，使用的模具是没有孔的，对于其物质也没有独特的规定，可以是金属或是塑料等的。第五，胚体里面的有机物的总数不多，能够有效的进行排胶活动，而且不会发生变形现象，密度优秀。最后，其自身的强度非常好，能够对其开展很多的处理活动，进而降低了烧结之后的处理量。 3 陶瓷浆料的稳定机制
陶瓷凝胶注模成型工艺的研究进展
李承亮:男,1982年生 ,硕士研究生 Tel :010********* E 2mail :lifg 2c105@https://www.wendangku.net/doc/8410903248.html, 陶瓷凝胶注模成型工艺的研究进展 李承亮,赵兴宇,郭文利,梁彤祥 (清华大学核能与新能源技术研究院,北京102201) 摘要 以陶瓷材料的注凝成型体系为研究对象,综述了陶瓷注凝成型工艺的研究进展,介绍了陶瓷凝胶注模成 型(Gelcasting )工艺的基本原理、工艺流程及影响因素,并对工艺要求和特点进行了较为详尽的介绍,指出了注凝成型工艺中依然存在的问题,探讨了几种改进型凝胶注模成型工艺,最后展望了其未来的发展前景及需要注意的问题。 关键词 凝胶注模成型 近净尺寸 凝固技术 R esearch Progess in Ceramic G elcasting Process L I Chengliang ,ZHAO Xingyu ,GUO Wenli ,L IAN G Tongxiang (Institute of Nuclear and New Energy Technology ,Tsinghua University ,Beijing 102201) Abstract In this paper ,the research and development of ceramics gel casting are mainly discussed.The prin 2 ciple and method of gel casting ,including reaction mechanism ,process parameters ,feasibility and the foreground of the process are briefly reviewed.Some new gelcasting techniques are reviewed as well.The developing prospect of gelcast 2ing is forecasted and some problems that should be paid attention to and solved in gelcasting process are also discussed. K ey w ords gelcasting ,near net 2shape ,forming technique 0 引言 目前,高性能陶瓷材料的发展方向除了改善其固有的脆性 外,主要体现在提高材料的可靠性、复杂形状部件的制备以及降低制备成本等方面[1,2]。这些问题已成为制约高性能陶瓷材料得到进一步应用的关键性问题。高性能陶瓷材料在实际应用中都要求具有一定的形状和尺寸精度,尤其随着陶瓷材料应用领域的不断拓宽以及科学技术的发展,各行业对所使用的陶瓷材料部件的形状、尺寸及精度提出了更高的要求,主要体现在对所使用的陶瓷部件要求具有大尺寸、高精度和复杂形状。陶瓷材料在成型干燥、烧结过程中不可避免地存在坯体尺寸收缩现象。传统胶态成型工艺所制备的坯体在干燥过程中收缩通常较大,从而造成坯体在干燥过程中发生变形、开裂等问题,因而成品率降低、成本增加;并且由于成型坯体的强度一般较低,在脱模过程中坯体容易损坏,特别对于大尺寸、复杂形状的成型坯体有时甚至无法脱模。另外,陶瓷材料具有的高硬度、高耐磨性使得陶瓷材料的后续加工比较困难,加工成本较为昂贵,占总成本的 1/3～2/3,对于复杂形状的制品,加工问题显得尤为棘手。解决 以上问题的主要途径是实现复杂形状样品的近净尺寸成型,减小后加工量以至达到不需加工。 陶瓷材料的可靠性与陶瓷材料制备过程中出现或存在的缺陷密切相关,素坯中存在的缺陷在后续的烧结过程中不仅无法消除甚至会得到放大,从而影响陶瓷材料的性能,降低产品的成品率,增加陶瓷材料的制造成本[3,4]。 综上所述,提高陶瓷材料的可靠性、降低制备成本及复杂形状部件的制备都与陶瓷材料的制备工艺尤其是成型工艺密切相关,发展先进的成型工艺是解决以上问题的关键所在。 传统的陶瓷材料成型工艺如干压、等静压等容易在成型坯体中引入气孔、裂纹、分层、密度不均匀等缺陷,导致产品的可靠性降低;注浆成型存在成型周期长达数十小时、干燥收缩大、素坯强度低、素坯密度分布不均匀、成品率低以及烧成变形大、尺寸精度低等缺点,不利于复杂形状样品的制备;注射成型工艺由于有机物含量较高,排脂时间较长且在排脂过程中容易形成缺陷,成品率较低,同时必须配备昂贵的设备,考虑到成本太高,难以普及[5,6]。各种胶态成型工艺的工艺特点见表1。 随着材料学与高分子化学、胶体化学、生物酶化学、计算机学、微电子学等学科的相互渗透,新型的成型技术得到蓬勃发展,从而为各种精密零部件的制备提供了更多、更有效的工艺手段。其中先进胶态成型工艺可以实现颗粒的良好分散、能有效消除颗粒的团聚,制备均匀且高密度的坯体。同时,这些胶态成型方法可实现近净尺寸成型各种复杂形状部件,且工艺过程短,烧结体的气孔率低,精度高,所需设备少,过程可靠,成本低,因而倍受关注,得到了迅速发展。 1991年美国橡树岭国家重点实验室(Oak Ridge National Laboratory )的Mark A.J anney 和O.matete 教授等提出了凝胶注模成型技术(G elcasting )[7,8],首次将传统陶瓷工艺与聚合物化学有机地结合起来,开创了在陶瓷成型工艺中利用高分子单体聚合交联反应进行成型的技术的先锋。由于该工艺简单,成型坯体均匀性好、强度高易于深加工、烧结性能优异、收缩小、所用添加剂可全部是有机物且含量很少,烧结后不会残留杂质等,被认为是制备大尺寸、复杂形状坯体的一种有效方法。近年来该工艺已逐步应用于制备各种结构陶瓷、功能陶瓷及陶瓷基复合材料等各种陶瓷材料体系的成型,目前,随着技术的不断改进,凝胶注模工艺也日臻完善并成为现代陶瓷材料一种重要的成型方法。
凝胶注模成型
凝胶注模成型 一、凝胶注模成型工艺原理 该工艺主要是通过制备低黏度、高固相体积分数的浆料，再将浆料中的有机单体聚合使浆料原位凝固，从而获得高密度、高强度、均匀性好的坯体。 二、凝胶注模成型工艺流程 三、凝胶注模成型用凝胶体系 1.非水基凝胶体系 非水基凝胶体系使用的是有机溶剂。有机溶剂除作为单体的溶剂外，还应具备以下两个特点。 ①在交联反应温度时具有低的蒸汽压。 ②本身黏度较低。 非水基凝胶体系缺点：对环境有影响。 2.水基凝胶体系 体系主要有两种：丙烯酸酯体系和丙烯酰胺体系。 丙烯酸酯体系需要共溶剂，且有相分离现象，引发预混液凝胶反应不彻底，并且分散效果不佳。目前普遍使用的是丙烯酰胺体系。 水基凝胶体系的优点：降低了浆料黏度，干燥过程更容易控制，避免了有机溶剂造成的空气污染。 四、交联聚合反应 1.先配置含单体和交联剂的预混液。预混液中单体含量一般不低于20%。 2.过硫酸铵或过硫酸钾常被作为引发剂使用。 3.交联聚合反应的速率课通过添加催化剂来控制，添加量一般不超过0.1%。 4.单体交联聚合反应式 ①链引发
I I 22?→? IM I M ?→?+ 式中，2I 为引发剂，M 为给定单体（至少有一个双键）。 ② 链增长 M IM nM M IM M IMM M IM n 22+?→?+?→?+?→?+ ③ 链终止 M IM M IM M IM n m m n 522++++=+ 单体的交联聚合反应为放热反应。 五、 凝胶注模成型的影响因素 坯体密度：高的坯体密度可保证坯体质量，减少烧结收缩率，控制制品的密度，降低烧结温度，从而降低烧结成本，利于规模化生产。 1. 坯体密度的均匀性：均匀性好的坯体有利于烧结过程中坯体均匀收缩，不产生变形和开裂。 2. 粉体粒度：选择较细的、粒径分部狭窄的粉体。一方面较细的颗粒在浆料中可避免沉降，另一方面较细颗粒组成的坯体烧结温度较低。 3. 单体成本：一般相对较高，对制备形状简单且附加值低的产品不具备优势。 六、凝胶注模成型工艺的特点 1. 适用范围广，可制备单一材料或复合材料。 2. 已发展为水基凝胶注模成型工艺。 3. 流动的液态浆料充分填充于模具中，可制备出复杂形状的部件。 4. 生坯强度高，塑性较好，可机加工成更为精密的部件。 5. 对模具要求不高。 6. 烧结后的部件纯净度高。 七．Al 2O 3-MgO?1.35 Al 2O 3复合浆料的凝胶注模成型 1. 预混液组成的确定 单体丙烯酰胺（AM ）和交联剂N ,N ’-亚甲基双丙烯酰胺(MBAM)及分散剂ANSP 溶入水中形成预混液，在预混液中加入刚玉和富铝尖晶石粉体，用搅拌机搅拌20分钟后制成浆料。 2.凝胶注模成型坯体的制备 浆料在注浆前加入引发剂APS 和催化剂TEMED ，在加入的同时快速搅拌浆料。待浆料脱气后注入到不锈钢或玻璃模具中。在常温或烘箱中引发凝胶反应，得到的Al 2O 3-MgO?1.35 Al 2O 3湿坯放置在适度不低于50%的环境下自然干燥48小时以上，然后放在鼓风干燥箱中进行干燥。然后就是排胶。排胶就是把单体聚合反应形成的聚合物以及添加的各种没有参加反应的残留有机物排除坯体体外的过程。最后一个环节就是烧结。 3. 凝胶注模成型坯体制备条件的确定 ①单体和交联剂 单体和交联剂比例适宜时制成的坯体强度较高。通过对坯体抗折强度进行研究可以确定二者的比例。凝胶注模成型坯体强度产生机理是靠单体在粉体颗粒间聚合形成相互交联的聚合物-溶胶凝胶。 ②引发剂和催化剂 单体丙烯酰胺凝胶反应包括两个过程，即链的引发和链的增长。在链增长阶段，AM 聚合时放热明显。 引发剂ASP 的量不可加入过多，原因有两个：一是引发剂会占据过多空间，会导致聚合物网络变得太短反而影响凝胶结构的形成。二是其离子强度高且呈酸性，在高离子强度和酸的共同作用下，在注模前便引起浆料中粉体颗粒团聚，从而破坏浆料的稳定性。 ③凝胶反应的引发温度 凝胶反应的引发温度不仅影响反应速率，还影响成型后坯体的强度。
实验讲义 无机材料凝胶注模成型
实验5 无机材料凝胶注模成型 无机材料因其独特的性能已广泛地应用于电子、机械、国防等工业领域，但无机材料（陶瓷材料）烧结后很难进行机加工，故人们一直在寻求复杂形状陶瓷元件的净尺寸成型方法，这已成为保证陶瓷元件质量和使所研制的材料获得实际应用的关键环节。陶瓷材料的成型方法，一般可分为干法和湿法两大类。相比而言，湿法成型工艺设备简单、成型坯体组分均匀、缺陷少、易于成型复杂形状零件等优点，实用性较强，但传统的湿法成型技术都存在一些问题，如注浆成型是靠石膏模吸水来实现的，造成坯体中形成密度梯度分布和不均匀变形，并且坯体强度低，易于损坏。热压铸或注射成型需加入质量分数高达20%的蜡或有机物，造成脱脂过程繁琐，结合剂的融化或蒸发使坯体的强度降低，易形成缺陷甚至倒塌。这些问题提高了陶瓷材料的生产成本，降低了其质量的稳定性。 20世纪90年代初，美国橡树岭国家实验室发明了一种全新的陶瓷材料湿法成型技术——凝胶注模成型技术(Gelcasting),该工艺与传统的湿法成型工艺相比，以设备简单、成型坯体组份均匀、密度均匀、缺陷少、不需脱脂、不易变形、易成型复杂形状零件及使用性很强等突出优点，受到国内外学术界和工业界的极大重视，一直是材料学领域研究的重点。该技术将传统的陶瓷制作工艺结合有机单体聚合生成高分子的方法，利用有机单体聚合将陶瓷粉料悬浮体原位固化，之后经过干燥、排胶、烧结等工艺过程制备复杂形状的近净尺寸陶瓷部件。 一.实验目的 1.了解无机材料凝胶注模成型工艺原理； 2.掌握一种无机材料凝胶注模成型方法； 3.了解无机材料凝胶注模成型的特点及其应用。 二.实验原理 凝胶注模成型工艺作为近年来发明的一种较为新颖的近净尺寸原位凝固新型成型技术,在低粘度高固相含量的料浆悬浮液中加入少量的有机单体,然后利用催化剂及引发剂,使悬浮体中的有机单体聚合交联形成三维网状结构,从而使液态浆料原位固化成型,然后再进行脱模、干燥、去除有机物、烧结,得到所需的陶瓷(无机材料)部件。 凝胶注模成型技术是传统的注浆工艺与有机化学高聚合理论的完美结合，它通过引入一种新的定型机制，发展了注浆工艺。其基本原理是在高固相(体积分数不小于50%)、低粘度(小于1Pa.s)的陶瓷（无机材料）浆料中，掺入低浓度的有机单体。当加入引发剂并浇铸后，浆料中的有机单体在一定的条件下发生原位聚合反应，形成坚固的交链网状结构，使浆料立即原位凝固，从而使陶瓷坯体原位定型。然后进行脱模、干燥、去除有机物、烧结，即可制得所需陶瓷零件。其工艺流程如图1所示。凝胶注模成型与热压铸或注射成型相比，主要差别在于，后两种工艺中作为粘结剂的有机聚合物或蜡被有机单体取代，然后利用有机单体原位聚合来实现定型。 该技术首先发明的是有机溶剂的非水凝胶注模成型(Nonaqueous gelcasting)，随后作为一种改进，又发明了用于水溶剂的水凝胶注模成型(aqueous gelcasting)，并广泛应用于各种陶瓷中。能用于水凝胶注模成型工艺中的有机单体体系应满足以下性能： (1)单体和交链剂必须是水溶的(前者质量分数至少20%，而后者至少2%)。如果它们的在水中的溶解度过低，有机单体就不是溶液聚合，而是溶液沉淀聚合。这样就不能成型出密度均匀的坯体，并且还会影响坯体的强度。
凝胶浆料注模成型技术及工艺难点
凝胶注模成型技术及工艺难点分析 2017-5-18 作者：谭建波 凝胶注模成型最早是由美国橡树岭国家试验室（Oak Ridge National Laboratory, ORNL）的JANNEY和OMATETE发明的一种新的陶瓷成型技术。该技术将传统的陶瓷工艺和高分子聚合物化学巧妙地结合起来，是一种新型的制备高品质复杂形状陶瓷件的近净尺寸成型技术。 凝胶注模成型工艺与其它传统成型工艺相比具有许多优点，因而引起陶瓷界的普遍关注，使得该技术不断完善，并已在实际生产中应用。上世纪末，美国的Alliedsignal Ceramic Company、LOTEC Inc.、Ceramic Magnetics Inc.三家公司获得凝胶注模成型技术的使用许可。Alliedsignal陶瓷公司应用该技术成功制备了航天器辅助电源部分的Si3N4陶瓷涡轮机转子；LOTEC公司采用该技术制备了低膨胀陶瓷材料，这种材料在高温下不会发生膨胀，被应用于制造发动机排气管道的绝热材料；Ceramic Magnetics公司则将此技术应用于高能物理研究用粒子加速器中的大直径（直径>50cm）铁氧体磁性陶瓷环的生产。与此同时，美国Alliedsignal陶瓷公司已开发出年产10000只涡轮转子的凝胶注模成型自动化生产设备；美国集成系统公司（Integrated Systems Inc.）也基于热空气干燥理论开发出了胚体干燥的自动化控制设备。 在国内，2010年基于国家＂863＂计划项目的淄博博航电子陶瓷公司也应用凝胶注模成型技术主要生产氧化铝陶瓷基片，但其凝胶浆料的制备也都采用球磨的方法时间约20小时或以上。因此，如何提高凝胶注模成型的生产效率，开发与工艺配套的自动化生产设备是逼在眉睫的任务。可以设想，随着凝胶注模成型技术产业化的推广和工艺自动化控制设备的开发，该绿色环保的新技术必将会实现低成本、高效率、高可靠性和高重复性的产业化和实用化。