模壓成型（或稱為模具壓制成型，也叫干壓成型）是先進陶瓷制備中常用的一種成型方法。它是通過將陶瓷粉料與有機或無機添加劑混合，然后將混合物放入特制的模具中，在一定的溫度和壓力條件下進行成型。模壓成型法具有精確的形狀控制、高致密度、高效生產等優點，廣泛應用于陶瓷制品、電子器件、汽車零部件等領域。
1 陶瓷模壓成型的基本步驟
（1）準備混合物：將所需的陶瓷粉料與必要的添加劑進行混合。添加劑的目的可以是增強成型性能、改善粉體流動性、控制收縮等。
（2）充填模具：將混合物充填到預先設計的模具中。模具可以具有所需的形狀和尺寸，如平板、管道、環形等。填充過程可以通過手工或機械方式完成。
模具可以根據其結構和功能分為多種類型。常見的模具類型包括平板模具、圓柱模具、環形模具、復雜形狀模具等。模具的選擇取決于最終產品的形狀和尺寸要求。
（3）壓制：使用壓力機、液壓機或其他適當的設備對填充到模具中的混合物進行壓制。壓制的目的是使粉末顆粒之間發生變形和結合，形成致密的成型體。
（4）脫模：完成壓制后，從模具中取出成型體。這可能需要一些技術手段，如振動、加熱或使用模具的分離部件來幫助脫模。
（5）后續處理：完成模壓成型后，成型體可能需要經過一些后續處理步驟，如干燥、燒結、熱處理、表面修整等，以獲得所需的最終性能和外觀。干燥是為了去除成型體中的水分，而燒結是將成型體加熱到高溫以使其顆粒結合并形成致密的陶瓷材料。
輔助手段：為了改善模壓成型的效果，可以使用一些輔助手段。
例如，振動可以幫助陶瓷粉末在模具中更均勻地分布，減少空隙和缺陷的形成。
加熱模具可以改善粉末的流動性和致密性。
2 模壓成型在先進陶瓷制備中的優勢
模壓成型方法廣泛應用于各種陶瓷制備領域，包括結構陶瓷、功能陶瓷、陶瓷薄膜等。它具有高度的可控性、可重復性和生產效率，可以實現大規模生產，因此在先進陶瓷制備中扮演著重要的角色。同時，模壓成型方法也可以與其他成型技術（如注漿成型、等離子燒結成型等）結合使用，以實現更多樣化的制備需求。
在先進陶瓷制備過程中，模壓成型法具有許多優勢，使其成為一種廣泛應用的成型方法。例如：
（1）可實現高度精確的形狀和尺寸控制。通過精心設計和制造的模具，可以獲得復雜幾何形狀和微細結構的陶瓷制品。這種高精度和形狀控制使得模壓成型特別適用于需要精細加工和高精度要求的先進陶瓷應用。
（2）能夠實現陶瓷制品的高致密度和均勻性。在模壓過程中，通過施加高壓，陶瓷粉末顆粒之間發生變形和結合，使得成型體具有較高的致密度，并減少了孔隙和缺陷的形成。有助于提高陶瓷制品的力學性能、化學穩定性和耐磨性。
（3）適用于大規模生產。相對于其他成型方法，如注漿成型或熱等靜壓成型，模壓成型具有更快的成型速度和更高的生產效率。因此該法成為批量生產大量陶瓷制品的理想選擇，進一步降低了生產成本和提高了生產效率。
（4）適用于各種陶瓷材料，包括結構陶瓷、功能陶瓷、陶瓷薄膜等。無論是氧化物陶瓷、非氧化物陶瓷還是復合材料，都可以通過模壓成型實現高質量的成型。這種多樣性使得模壓成型成為制備各種先進陶瓷制品的通用方法。
（5）提供了高度的工藝可控性和可重復性。通過控制壓制條件（如壓力、溫度、壓制速度等），可以精確控制成型體的致密度、形狀和尺寸等關鍵參數，有助于確保產品的一致性和質量穩定性。
（6）具有較高的靈活性和設計自由度。通過合理設計模具，可以實現各種形狀和結構的陶瓷制品，包括復雜的幾何形狀、內部通道和薄壁結構等。這種靈活性使得模壓成型非常適用于先進陶瓷應用中的個性化定制和特殊要求。
（7）模壓成型法對于制備具有精細結構和納米尺度陶瓷材料具有一定的優勢。通過選擇適當的粉體和工藝參數，可以實現納米顆粒的均勻分散和定向排列，從而制備出具有納米級結構的陶瓷制品。這在先進功能陶瓷領域，如傳感器、催化劑和能源材料等方面具有重要意義。
（8）可自動化和批量生產。由于模壓成型具有相對簡單的工藝流程和高生產效率，可以與自動化設備和生產線結合使用，實現大規模的陶瓷制品生產，有助于提高生產的一致性、降低勞動成本，并滿足大批量需求。
3 模壓成型在先進陶瓷制備中的不足
（1）高精度復雜結構制備困難：
模壓成型法可以實現一定程度上的復雜結構，特別是具有內部通道、異形孔洞或簡單的空腔結構的陶瓷制品。然而，對于非常復雜或高度精細的結構，模壓成型的制備可能會面臨困難。因為在模具設計和制造方面，高精尖復雜形狀的模具可能難以制造，特別是對于微細結構或具有內部通道的陶瓷產品。
（2）模具磨損和壽命：
模具的磨損可能導致成型品的尺寸不一致性或表面缺陷。模壓成型中所使用的模具通常是由鋼或硬質合金制成，但在長時間的使用過程中，模具會因為壓制過程中的磨損而失去精度。因此，定期檢查和更換模具是必要的，這會增加生產成本和時間。
（3）內部應力和收縮：
在模壓成型過程中，由于壓制和脫模的過程，成型體中可能會產生內部應力和收縮。這些應力和收縮可能導致成型品的形狀畸變、開裂或內部缺陷。為此一般需要進行后續的燒結或熱處理步驟，來消除或減輕內部應力。
（4）材料選擇限制：
模壓成型適用于多種陶瓷材料，但對于某些特殊材料，如納米陶瓷或高純度陶瓷，其成型過程可能需要額外的工藝控制。這些材料可能具有更高的表面能量、較小的顆粒尺寸或較高的活性，需要采取特殊的粉體處理措施來實現良好的成型效果。
（5）成本和生產規模限制：
雖然模壓成型是一種相對低成本和高效率的成型方法，但對于小批量生產或個性化定制的陶瓷制品，模具的制造成本可能相對較高。此外，對于大規模生產，模具的數量和復雜性可能會增加生產成本和周期。
模壓成型方法也在隨著技術的進步不斷發展。新型模具材料和制造技術被引入，能夠提高模具的壽命和成型效果。此外，一些新型的模壓成型方法，如等離子體模壓、立體光刻模壓等，也正在研究和應用中，以便滿足更高級別的成型需求。