高性能陶瓷制备加工实验室位于太原理工大学迎西校区博学馆D座612、D117室,本实验室是专门为特种陶瓷(如氧化铝、氧化锆、碳化硅、氮化硅等先进陶瓷材料)的制备、成型、烧结与性能测试而设立的综合性研究平台。实验室致力于解决从粉体处理到器件成型与后处理的全流程工艺需求,目标是打造一个“工艺闭环、设备精良、管理规范”的高水平陶瓷工艺研发基地。实验室根据特种陶瓷的工艺流程,划分为以下几大核心功能区块,形成完整制备链条:
粉体预处理与成型区
功能:负责陶瓷原料的细化、混料、造粒,并进行初步的坯体成型。
核心设备:
球磨机:用于粉体的湿法/干法混合与细化,是均匀混合各组分原料、降低粉体粒度的关键设备。
冷等静压机:核心成型设备。利用液体(通常为水或油)介质传递各向同性的超高压压力,将封装在柔性模具中的粉料压制成密度极高、均匀性极佳的大型或复杂形状坯体,是制备高性能陶瓷部件(如大型坩埚、辊棒、异形件)的核心手段。
辅助设备:电子天平、烘箱、真空除气搅拌机、模具(钢模、橡胶模)、手动压力机、筛网。
高温烧结与热处理区
功能:陶瓷生坯的高温致密化(烧结)及后续热处理,是整个工艺的“心脏”。
核心设备:
箱式马弗炉:适用于陶瓷坯体的常规空气气氛烧结,最高温度可达1700°C以上,操作简单,适用于氧化铝、氧化锆等氧化物陶瓷。
管式炉:多功能烧结设备。可在多种可控气氛(如空气、氧气、氮气、氩气、氢气、真空)下工作,满足特殊陶瓷(如非氧化物陶瓷、功能陶瓷)的烧结需求。可进行梯度烧结、气氛保护烧结、还原/氧化处理等。
辅助设备:气氛控制系统(流量计、减压阀)、真空泵、高温垫板与匣钵(氧化铝/氮化硼材质)、热电偶、测温仪、坩埚钳、防火手套、耐高温托盘。
后处理与精密加工区
功能:对烧结后的陶瓷毛坯进行尺寸精修、表面处理和结构加工。
核心设备:
金刚石切割机:用于陶瓷块体的无损切割和切片。
抛光机:用于获得镜面或特定粗糙度的表面。
辅助设备:台式钻床、金刚石磨头/钻头、卡盘、夹具、游标卡尺、千分尺、表面粗糙度仪、超声波清洗机、防尘通风柜。
检测与表征准备区
功能:对加工后的陶瓷试样进行初步性能观察、测试样制备和基本性能检测。
核心设备/工具:
金相显微镜:观察陶瓷表面形貌、晶粒尺寸、气孔分布、加工质量等。
X射线衍射仪:用于陶瓷物相分析,结构分析等。
辅助设备:精密天平、干燥器、试样标记工具、安全护具(护目镜、防尘口罩、手套)。