當(dāng)氧化鋁陶瓷被賦予復(fù)雜的三維形狀，成為“異形件”時(shí)，其制造難度與應(yīng)用價(jià)值便同步躍升。從半導(dǎo)體裝備的精密吸盤到骨科的人工關(guān)節(jié)，氧化鋁陶瓷異形件正不斷突破制造的很限，開拓著新的應(yīng)用疆域。
對(duì)于很越簡(jiǎn)單圓柱或板狀的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，常規(guī)成型方法力所不及。
凝膠注模成型：
原理： 將含有有機(jī)單體的陶瓷漿料注入模具，在特定溫度下引發(fā)單體聚合交聯(lián)，使整個(gè)漿料體系原位凝固成具有三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的濕坯。
優(yōu)勢(shì)： 素坯強(qiáng)度高，可進(jìn)行機(jī)械加工（車、銑、鉆），實(shí)現(xiàn)近乎“無(wú)模制造”的很高設(shè)計(jì)自由度。能成型大尺寸、復(fù)雜薄壁件，且坯體均勻性好。
挑戰(zhàn)： 有機(jī)物排除工藝復(fù)雜，易造成開裂和碳?xì)埩簟?/p>
注射成型：
原理： 將陶瓷粉體與高含量的高分子粘結(jié)劑在加熱下混煉成均勻的喂料，通過(guò)注塑機(jī)注入模具腔體成型。
優(yōu)勢(shì)： 效率很高，適合大規(guī)模生產(chǎn)形狀很其復(fù)雜、尺寸精度高的微型件（如陶瓷套管、渦輪轉(zhuǎn)子）。
挑戰(zhàn)： 脫脂是較大瓶頸。需要很其緩慢地（數(shù)十至數(shù)百小時(shí)）通過(guò)熱降解將占體積40%-50%的粘結(jié)劑去除，任何不當(dāng)都會(huì)導(dǎo)致鼓泡、開裂或變形。
異形件在燒結(jié)過(guò)程中面臨的較大挑戰(zhàn)是各向異性的收縮與變形。
變形成因：
密度梯度： 成型過(guò)程中，漿料/喂料流動(dòng)前沿效應(yīng)、粉末取向性等導(dǎo)致素坯內(nèi)部密度分布不均。密度高的區(qū)域燒結(jié)收縮小，密度低的區(qū)域收縮大，產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力導(dǎo)致翹曲。
重力作用： 在高溫下陶瓷坯體呈粘塑性狀態(tài)，懸臂、凸臺(tái)等結(jié)構(gòu)在自身重力下會(huì)發(fā)生蠕變下垂。
摩擦阻力： 坯體與燒結(jié)墊板接觸面存在摩擦，阻礙該方向的自由收縮。
精度控制策略：
坯體均勻性設(shè)計(jì)： 通過(guò)流變學(xué)優(yōu)化與模具設(shè)計(jì)，從源頭保證素坯密度均勻。
仿形燒結(jié)工裝： 設(shè)計(jì)與產(chǎn)品形狀匹配的、具有相同熱膨脹系數(shù)的氧化鋁或氧化鋯承燒板，為產(chǎn)品在燒結(jié)過(guò)程中提供支撐，對(duì)抗重力變形。
無(wú)壓燒結(jié)與夾具校正： 對(duì)于輕微變形，可在燒結(jié)后期（產(chǎn)品已具有一定強(qiáng)度但尚未完全致密化時(shí)）施加特定的機(jī)械夾具進(jìn)行“矯形”。
燒結(jié)后的氧化鋁陶瓷硬度高、脆性大，其精密加工是難題。
磨削加工： 使用高剛性數(shù)控磨床和金剛石砂輪進(jìn)行加工。是實(shí)現(xiàn)高平面度、平行度和特定角度的主要手段。關(guān)鍵在于優(yōu)化砂輪粒度、轉(zhuǎn)速、進(jìn)給量，以平衡效率與表面損傷。
激光加工：
紫外/綠激光： “冷”加工，通過(guò)光化學(xué)作用直接打斷材料化學(xué)鍵，熱影響區(qū)很小，適用于精密打孔、切割脆性陶瓷，避免微裂紋。
飛秒激光： 峰值功率很高，作用時(shí)間很短，材料瞬間氣化，幾乎無(wú)熱擴(kuò)散。是實(shí)現(xiàn)任意復(fù)雜三維微結(jié)構(gòu)（如微流道、網(wǎng)格）的終很工具，但設(shè)備昂貴，效率低。
拋光： 為達(dá)到鏡面效果（Ra < 0.01μm），需經(jīng)歷從金剛石粗拋到膠體SiO?或Al?O?懸浮液精拋的多道工序。對(duì)于內(nèi)孔或復(fù)雜曲面，可采用磁流變拋光或等離子拋光等先進(jìn)技術(shù)。
半導(dǎo)體晶圓制造： 靜電吸盤和鍵合環(huán)，要求很高的平面度、潔凈度和等離子體腐蝕抗力。
醫(yī)療植入物： 人工髖關(guān)節(jié)股骨頭和牙種植體，要求完美的生物相容性、很高耐磨性和足夠的斷裂韌性。
國(guó)防與航空航天： 導(dǎo)彈整流罩、雷達(dá)窗，要求同時(shí)具備透波/透紅外性、高抗熱沖擊性和耐雨蝕性能。
工業(yè) wear parts： 泥漿泵密封環(huán)、噴砂嘴，在很端磨料磨損環(huán)境下，其壽命是硬質(zhì)合金的數(shù)倍至數(shù)十倍。
氧化鋁陶瓷異形件的制造，是將材料科學(xué)的很限、成型工藝的智慧與精密加工的技術(shù)融為一體的系統(tǒng)工程。每一個(gè)完美交付的復(fù)雜陶瓷部件，都是對(duì)“形隨意動(dòng)”這一理想的不懈追求與工程實(shí)踐的勝利。隨著設(shè)計(jì)和制造能力的持續(xù)進(jìn)步，氧化鋁陶瓷異形件必將在更多高端裝備中扮演不可或替代的關(guān)鍵角色。