什么是离心注浆成型 关于Centrifugal Casting的介绍

离心注浆成型(Centrifugal Casting)是20世纪80年代发展起来的一种胶态成型方法，该法通过调节pH值等手段，使粉体在液体中均匀分散，然后高速离心使颗粒沉降获得素坯。离心注浆成型的特点是对悬浮液的固相体积分数没有严格的要求，几乎不需要添加有机黏结剂，且成本较低，易于控制。缺点是易造成坯体分层。另外，为达到较高的素坯密度和较好的显微结构，有时先通过沉降的方法使大的含有硬团聚的大颗粒沉降，而把上层小颗粒粉体的悬浮液进行离心成型，因此大部分粉体都未利用，对粉体的浪费严重。

离心注浆成型在纳米陶瓷的制备方面显示了巨大的优势。其最早被用于成型纳米ZrO2(6.5mol% Y2O3)陶瓷，获得了相对密度高达74%、颗粒分布极均匀的纳米Y-TZP坯体，并在1100°C的低温获得致密的ZrO2(6.5mol% Y2O3)陶瓷。Mayo M J等人利用同样的方法，获得晶粒仅为80nm、相对密度达99.9%的纳米Y-TZP材料。Markmann J等也采用离心注浆成型法获得了晶粒仅为25nm的CeO2(7mol% Y2O3)纳米陶瓷。

Markman J首先采用共沉淀法制备了一次粒径为8.4nm的添加Y2O3的CeO2陶瓷粉体，然后将粉体分散在水中形成固含量为2〜3wt%的浆料，用硝酸调节pH值到1.55〜2.0,超声分散一夜, 浆料变为透明胶体。在高速离心机上(15000r/min)离心沉降获得素坯，该素坯在室温下干燥2〜3个星期。干燥后的素坯无压烧结获得致密烧结体。

离心注浆成型的素坯一个突出特点是显微结构十分均匀。两种成型方法获得的素坯均呈现双峰分布，分别对应于一次颗粒与二次团聚体间的气孔，但离心注浆成型的素坯几乎不存在孔径大于12nm的气孔， 而等静压成型的素坯中孔径＞12nm的气孔含量仍很高。另外从外观上看，离心注浆成型的素坯是半透明的，而优等静压的素坯则是不透明的。

离心注浆成型另一个显著优点是烧结活性高。可见，与微米陶瓷素坯相比，两种成型方法的纳米陶瓷素坯烧结活性都高出很多。而两者相比，离心注浆成型的素坯烧结活性更高，在900℃即接近完全致密，比冷等静压的素坯低100°C,这主要与离心注浆成的素坯显微结构均匀有关。

离心注浆成型可降低烧结温度，而在CeO2中加入Y2O3添加相可有效地抑制晶粒增长，离心注浆成型的素坯经900℃烧结后获得的7mol% Y2O3-CeO2陶瓷的照片，该陶瓷样品呈透明状，相对密度为98.5%。显微结构分析表明晶粒尺寸仅为25nm。