高性能氮化硅陶瓷凝胶注模成型的研究

凝胶注模成型工艺的关键在于制备低粘度高固相体积含量的陶瓷浆料.本文以四甲基氢氧化铵(TMAH)溶液为分散剂制备氮化硅陶瓷浆料,研究了pH值、分散剂含量、助烧剂含量以及固相体积含量对氮化硅浆料流变性的影响;测定了凝胶注模成型素坯以及烧结体的力学性能.研究结果表明:当pH＝10.5,分散剂加入量为6;(相对于氮化硅固相体积比),助烧剂加入量为10;(质量分数)时,浆料具有最好的流变性.根据以上制备的工艺参数,制备得到固相体积含量大于50;,具有良好流变性的浆料.铸模成型干燥后,素坯的抗弯强度达27MPa;常压烧结后氮化硅陶瓷具有优异的力学性能,其抗弯强度为730 MPa,断裂韧性高达8.8 MPa·m1/2.     

氧化锆凝胶注模工艺研究

采用凝胶注模成型超细粒度氧化锆陶瓷.使用小分子型分散剂PBTCA(2-磷酸丁烷1,2,4-三羧酸)制备高固相、低粘度浆料.探讨了分散剂含量、单体与交联剂的比例及引发剂的含量对生坯及氧化锆陶瓷性能的影响.结果表明:当固相含量为50vol;,分散剂加入量为0.2wt;,浆料的粘度为0.86 Pa·s.且当单体和交联剂的比例为15∶1、引发剂的加入量为2.5wt;时,生坯抗弯强度为29.56 MPa;经1520℃烧结后,氧化锆陶瓷体积密度和抗弯强度分别达到5.96 g/cm3和828.46 MPa.通过SEM进行断面观察,其结构均匀致密.     

振动辅助的SiC制品高固相凝胶注模成型研究

采用琼脂糖体系,利用振动辅助凝胶注模的工艺方法制备了含毫米级颗粒的碳化硅/硅陶瓷坯体,研究了两种分散剂(三聚磷酸钠和β-萘磺酸甲醛缩聚物)含量和固相含量对浆料流变性能的影响.测试了脱脂后坯体的强度、体积密度和气孔率.结果表明:采用振动注模的工艺操作,浆料粘度在60000 mPa· s以下时,均可以成功注模,固相含量最高可达到67;.三聚磷酸钠与β-萘磺酸甲醛缩聚物的加入量分别为1.5;和2;时,浆料的粘度最小,分别为13558 mPa· s和12625 mPa· s,流动性最好,β-萘磺酸甲醛缩聚物的分散性能优于三聚磷酸钠.振动辅助凝胶注模工艺与毫米级颗粒的加入可以提高琼脂糖凝胶体系制品的强度.     

95氧化铝瓷凝胶注模浆料的制备及氧阻聚的抑制

本文研究95氧化铝瓷凝胶注模成型中浆料的流变性.分析了pH值、分散剂用量、球磨时间对浆料粘度的影响.采用L_9(3~4)正交试验,制备出固相含量为58 vol;,粘度为110 mPa · s的95氧化铝瓷浆料.针对表面氧阻聚,本文通过表面改性的方法,既不增加坯体内有机物的含量,也不降低坯体的强度,使坯体表面不起皮、不剥落.结果显示:通过坯体性能参数和显微结构的比较,凝胶注模的95氧化铝瓷坯体性能均优于热压铸成型的坯体性能.     

用于凝胶注模成型的Mg0.7Zn0.3TiO3浆料的流变性研究

采用固相反应法合成Mg0.7Zn0.3TiO3(M7Z3T)粉体作为凝胶注模成型的原料,研究了分散剂(PAA-NH4)加入量、pH值、固相含量、单体(AM)浓度和单体与交联剂(MBAM)质量比对浆料流变性的影响.结果表明:当浆料pH值为10,分散剂(PAA-NH4)加入量为0.7wt;时,固相含量为52vol;,M7Z3T浆料的起始粘度为0.459Pa·s.预混液中单体含量为10wt;,交联剂与单体质量比为20∶1,引发剂(APS)加入量为1wt;,固化温度为60℃的条件下,采用凝胶注模成型制备出了抗弯强度为24.47 MPa的M723T生坯.     

颗粒级配对凝胶注模成型氧化铝陶瓷的影响

将中位径尺寸分别为0.98μm和2.72μm的两种氧化铝粉体采用级配混合的方式,制备了低粘度、高固相含量的氧化铝悬浮液。当粗、细粉比例按6∶4混合时,可以配制成固相体积分数高达65%的浆料,其最小粘度值小于1 Pa.s,能够满足凝胶注模成型的要求。在相同固相体积分数下,粗、细粉按6∶4混合的坯体具有最大的抗弯强度。而随着浆料固相体积分数的增大,坯体抗弯强度具有减小的趋势,但是其最低强度仍可满足机械加工的要求。     

离心-凝胶注模成型技术制备梯度碳纤维/HA复合材料

以经过低温氧化和提拉HA溶胶改性处理的碳纤维为增强体,采用离心-凝胶注模成型技术制备梯度碳纤维/HA复合材料.观察了碳纤维改性处理后的形貌,研究了碳纤维/HA浆料的特性,以及浆料的凝胶固化过程.分析了离心转数、碳纤维含量对梯度复合材料生坯密度梯度的影响.观察了烧结后梯度复合材料的显微组织,并测量了不同烧结温度和碳纤维分布的HA复合材料的抗弯强度和断裂韧性.研究结果表明改性处理碳纤维表面形成一层致密的、结合性能较好的膜层,烧结后可以很好地连接基体和碳纤维.在pH =9,分散剂含量为5wt;,浆料固相含量为40wt;,碳纤维含量为2wt;时,碳纤维/HA浆料具有良好的分散性和稳定性.当催化剂和引发剂含量均为0.9wt;时,起始凝胶和终止固化时间与离心成型工艺相匹配.当离心转数为1000 r/min,碳纤维含量为2wt;时,离心-凝胶注模成型所得试样具有良好的密度梯度,1100℃烧结2h后,该复合材料的抗弯强度达到最大值101.7 MPa;断裂韧性为1.98 MPa·m1/2,分别比干压成型制备的均匀碳纤维/HA复合材料提高了29.7;和25.3;.     

SiC泡沫陶瓷的凝胶注模制备与表征

以高分子多糖明胶为胶凝剂,采用凝胶注模工艺制备SiC泡沫陶瓷.测量了分散剂加入前后浆料的ζ电位的变化.研究了分散剂四甲基氢氧化铵(TMAH)、明胶加入量、固含量等对SiC浆料流变性能的影响.结果表明:分散剂的加入对SiC颗粒的动力学行为有显著影响.在碱性范围内,ζ电位绝对值随TMAH加入量的增加而增大;明胶的加入明显提高了浆料的粘度;固含量为65;~74;时,为使浆料具有好的稳定性和流动性,同时保证明胶的成胶性能,TMAH和明胶的加入量应分别控制在2.5;左右及5;~7;为宜.制备的泡沫陶瓷由相互贯通的球形孔室构成,孔隙率最高可达到92;,其孔径分布取决于泡沫体孔隙率,对于孔隙率为76;和90;的样品,其孔径分别达到120 μm 和200 μm.泡沫陶瓷的抗弯强度随相对密度增大而提高,相对密度达到25;时,其抗弯强度可达到25.2 MPa.     

凝胶注模成型Al2O3陶瓷的显微结构及力学性能研究

以Al2O3粉为原料,TiO2+MgO为烧结助剂,琼脂糖为单体,聚丙烯酸铵为分散剂,利用凝胶注模及无压烧结工艺制备了Al2O3陶瓷.研究了琼脂糖固化机制、烧结助剂作用机理以及琼脂糖含量对Al2O3陶瓷坯体及烧结体的显微结构及力学性能的影响规律.试验结果表明,琼脂糖利用内部氢键的结合,形成三维网络状结构,将Al2O3粉原位凝固成型.TiO2+MgO烧结助剂使材料实现了液相烧结机制,有利于降低材料的烧结温度及促进致密化进程.随着琼脂糖含量增加,坯体的致密度、坯体及烧结体的抗弯强度均呈先增大后减小趋势.当琼脂糖含量为0.5wt;时,Al2O3陶瓷的抗弯强度达到最大值.     

锶铁氧体凝胶注模成形技术研究

锶铁氧体是重要的永磁材料,但锶铁氧体粉体很难制备高固相含量、低粘度的浆料.本实验通过对锶铁氧体粉进行预还原处理,制备出适用于凝胶注模成形的浆料,并进行了在磁场中及不在磁场中的凝胶注模成形.分析了还原处理工艺对锶铁氧体组成的影响,研究了预还原锶铁氧体浆料的流变特性及其磁场凝胶注模成形对材料性能的影响.结果显示:通过预还原处理,可以制备出固相体积分数达46vo1;的预还原锶铁氧体低粘度浆料;预还原锶铁氧体浆料的磁场凝胶注模成型,不能使锶铁氧体材料的晶粒一致取向.