PEG对A1203陶瓷凝胶注模成型坯体表面起皮的抑制研究

采用凝胶注模工艺制备Al2O3,陶瓷过程中,在单体和交联剂的预混溶液中加入适量的聚乙二醇(PEG),能有效克服单体聚合的氧阻聚问题,从而消除陶瓷坯体的表面起皮现象.本文研究了PEG的用量对氧化铝粉体的分散特性、浆料的粘度以及坯体表面形态等影响,并初步讨论了PEG对凝胶化过程中氧阻聚效应的抑制作用.     

PEG对Al2O3陶瓷凝胶注模成型坯体表面起皮的抑制研究

采用凝胶注模工艺制备Al2O3陶瓷过程中,在单体和交联剂的预混溶液中加入适量的聚乙二醇(PEG),能有效克服单体聚合的氧阻聚问题,从而消除陶瓷坯体的表面起皮现象。本文研究了PEG的用量对氧化铝粉体的分散特性、浆料的粘度以及坯体表面形态等影响,并初步讨论了PEG对凝胶化过程中氧阻聚效应的抑制作用。     

绵白糖碳源反应烧结凝胶注模成型SiCw/B4C陶瓷组织与性能的研究

凝胶注模作为一种新型成型技术,具有成本低和净尺寸成型的优点.本文通过凝胶注模成型工艺制备SiCw/B4C复合陶瓷素坯.采用绵白糖作为碳源制备低粘度的陶瓷浆料,并加入不同质量分数的SiCw,通过反应烧结制备SiCw/B4C复合陶瓷材料.对所制备的陶瓷材料的显微组织和力学性能进行研究.结果 表明:绵白糖的加入降低了陶瓷浆料粘度并提高素坯抗弯强度,但是过量的绵白糖会对素坯结构造成破坏.SiCw加入有助于复合陶瓷材料力学性能的提高;当SiCw含量为12wt;时,B4C陶瓷材料抗弯强度为201 MPa,相比未加入SiCw的B4C陶瓷材料提高了24;.     

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。     

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.     

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.     

碳化硅/炭黑水基凝胶注模浆料性能的研究

研究了碳化硅/炭黑凝胶注模成型中低粘度、高固含量浆料的制备工艺,分析讨论了碳化硅颗粒级配、分散剂、pH值以及有机单体含量对浆料流变性能的影响,成功地制备出固相体积分数为60;,表观粘度为680mPa·s的碳化硅/炭黑稳定浆料.     

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.     

Al_2O_3陶瓷坯体的激光加工性能研究

本文系统研究了凝胶注模成型的Al2O3陶瓷坯体在CO2激光作用下的加工性能。陶瓷坯体的激光加工性能受许多工艺参数影响。对固相含量、粉体粒度、水分含量等参数对陶瓷坯体的加工效率的影响进行实验研究。通过调整工艺参数,获得最佳的陶瓷坯体的激光加工工艺参数。     

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.     

注凝成型制备氧化锆增韧氧化铝陶瓷

采用低毒单体N,N-二甲基丙烯酰胺(DMAA)制备了氧化锆增韧氧化铝(ZrO2/Al2O3,ZTA)陶瓷,氧化铝与氧化锆的质量比为3∶1,浆料的固相体积分数为50 vol%。讨论了不同干燥方式对干燥速率以及坯体性能的影响,研究了不同成型温度对坯体性能的影响。通过研究发现,在湿热烘箱中干燥的坯体强度最高,成型温度应控制在65℃附近。通过对不同单体含量的坯体烧结后陶瓷性能的对比,发现单体的加入量为10wt%左右较好,通过与干压成型陶瓷性能的对比,发现注凝成型得到的陶瓷强度和韧性分别提高了42.2%和23.5%,达到640 MPa和6.3MPa.m1/2,通过扫描电镜图片分析发现,注凝成型制得的陶瓷结构更均匀。     

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.     

水基料浆冷冻浇注成型多孔陶瓷孔结构研究

对水基料浆冷冻浇注成型多孔陶瓷中孔隙结构特征进行了探讨.研究发现:采用水基料浆冷冻浇注成型的多孔陶瓷孔隙为薄片状或层状,这构成了冷冻浇注成型多孔陶瓷的基本形貌特征.较快的冷冻速率可以减小冷冻浇注成型多孔陶瓷的孔径尺寸.料浆中粉体颗粒特别是微小颗粒的存在会对结冰形貌产生影响,颗粒粒径减小会导致冰晶尺寸减小,相应的孔径变小;但尺寸在几十纳米的微小颗粒会促进冰晶生长,导致孔径变大.     

具有碳化硅纳米线编织结构的氧化铝泡沫陶瓷的制备及性能研究

本文利用简单、高效的浆料直接发泡法制备气孔率高达96%的Al₂O₃/Si泡沫陶瓷,并选用简便、易行的焦炭埋烧工艺在Al₂O₃/Si泡沫陶瓷坯体中生长出大量SiC纳米线。通过控制烧结温度来观察分析SiC纳米线的生长形貌变化。采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪、BET比表面积测试仪、电子万能试验机等对泡沫陶瓷的微观结构、物相组成、比表面积、气孔率、抗压强度、热导率进行分析与表征。结果表明,1 450 ℃烧结时得到的SiC纳米线最多,纳米线在泡沫陶瓷孔壁交织缠绕。同时观察到SiC纳米线的存在改变了氧化铝泡沫陶瓷固有的脆性断裂模式,SiC纳米线可有效促进泡沫陶瓷在压缩过程中的裂纹偏转。本实验制备了一种新型的纳米线缠绕在孔壁上的三维网络结构的泡沫陶瓷,为在泡沫陶瓷内部原位生长SiC纳米线提供了新的方法,更好地拓展了泡沫陶瓷在环境过滤、催化剂载体等领域中的应用。     

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.     

pH值对ZrO2超细粉体料浆性能的影响

研究了不同pH值时超细ZrO2粉体料浆的Zeta电位、沉降速度和粘度等性能.测试了加入柠檬酸三铵作分散剂和A型分散剂(聚丙烯酸盐)以及不加分散剂时料浆的Zeta电位,结果证明采用A型分散剂分散效果最好,在pH=10.53时Zeta电位具有最大负值-44.28mV,研究了不同pH值时料浆的沉降情况,在pH=10.55时料浆沉降速度最慢,同时研究了pH值对料浆粘度的影响,在pH=10.66时料浆粘度最低.料浆呈现出剪切变稀特性,在pH值为10～11范围内,成型的坯体网络结构稳定,最大弯曲强度达到53.90MPa.     

Al2O3基片/Al层状陶瓷的力学性能研究

采用丝网印刷法在Al2O3基片上刷涂金属Al浆料,然后叠层在氧化环境中进行热处理,制备了不同层数的层状陶瓷材料,研究了Al2O3基片层数、热处理温度对层状陶瓷抗弯强度、断裂韧性和冲击功的影响,并与用AB胶制备的层状陶瓷进行了比较.结果表明,用Al浆作为层状陶瓷的夹层制备的试样抗弯强度和断裂韧性都明显比用AB胶作为夹层的试样强;层状陶瓷的抗弯强度在热处理温度700～750 ℃时较大,达到200～240 MPa,而且强度随着层数的增加而降低;层状陶瓷的断裂韧性随热处理温度的变化不明显,随着层数的变化较大,层数增加,韧性增大.     

低温制备≥99.5%多晶氧化铝陶瓷

本文通过引入稀土氧化物Y2O3、Tm2O3为烧结助剂低温制备了氧化铝含量大于99.5;的多晶氧化铝陶瓷.实验表明:稀土氧化物的加入能够明显降低99.5;多晶氧化铝陶瓷的烧结温度,提高致密度.Y2O3、Tm2O3混合烧结助剂与单一稀土氧化物的烧结助剂相比能够明显抑制晶粒的生长,促进晶粒的均匀发育.当Y2O3+Tm2O3的含量为0.3;质量分数时,99.5;多晶氧化铝陶瓷的相对密度可达99.2;理论密度,抗弯强度为533MPa,显微硬度为17.2GPa.陶瓷断裂主要以穿晶断裂为主.