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。     

选择性激光烧结技术的应用及其烧结件后处理研究进展

选择性激光烧结技术(SLS)是目前发展最快且已经商业化的快速成型方法之一,具有工艺简单、操作便捷、适应性广、可直接烧结零件等优点,广泛应用于金属、陶瓷、塑料等材料的加工成型.但同时存在烧结件脆性高、硬度低、耐温性差等缺陷,需要对其进行后处理,以提高材料的相关性能.结合实际工程应用(如生物医疗、机械工程等)对SLS技术在金属件、高分子件、骨骼组织、无机粉体等方面的应用进行综述.系统阐述了国内外SLS技术的研究现状与应用进展,概括了SLS烧结件后处理工艺的发展动态,并对SLS烧结件的应用及后处理工艺进行了展望.     

数值模拟在陶瓷粉末压制成型中的应用

本文介绍了陶瓷粉末成型过程有限元数值模拟所需用的Drucker-Prager-Cap模型以及材料屈服准则,分别概述了数值模拟方法在陶瓷粉末干压法成型、冷等静压法成型中的应用进展及存在的问题,并介绍了有限元分析在成型件开裂方面的研究进展。     

液相浸渗法制备复杂形状蓝色氧化锆陶瓷

选用含有蓝色着色离子(Co2+和Al3+)的溶液对水萃取脱脂后具有孔隙结构的注射成型陶瓷素坯进行浸渗,然后经高温烧结制备出结构完好的蓝色氧化锆陶瓷.实验表明,当浸渗温度为25℃时浸渗速率非常缓慢,随着浸渗温度的升高浸渗速率也随之加快,但到60℃时,坯体因浸渗速率过快会导致坯体肿胀、开裂等缺陷,所以最适宜的浸渗温度为40℃.不同烧结温度制备的蓝色氧化锆陶瓷样品的XRD图谱分析以及扫描电子显微镜观察表明,在1450℃时烧结出的蓝色氧化锆样品结构致密、颜色均匀.与常规的机械混合法比较,液相浸渗法制备出的样品中着色相均匀分布,而机械混合法制备出陶瓷样品中的着色相分布出现明显的分界.     

钛酸锶钡陶瓷晶粒生长动力学研究

采用钛酸四丁酯、硝酸钡和硝酸锶为原料的微波水热法在70℃,10 min的工艺参数下合成钛酸锶钡纳米颗粒;通过对纳米粉体造粒、成型、排胶和烧结等工艺处理制备了钛酸锶钡陶瓷;研究了陶瓷晶粒生长动力学以及烧结温度、烧结时间对陶瓷的影响.采用透射电子显微镜和扫描电子显微镜分别对粉体的形貌和陶瓷的表面形貌进行分析.研究表明,钛酸锶钡基陶瓷晶粒生长机制可以用TPRE模型来描述,确定了晶粒生长激活能为238.6 kJ/mol,陶瓷比较适宜的烧结温度为1240℃.     

叔丁醇基凝胶注模成型制备ZTA多孔陶瓷

采用叔丁醇基凝胶注模成型工艺,以丙烯酰胺为单体制备了ZTA多孔陶瓷.优化了固含量、预混液浓度、引发剂用量和固化温度等成型工艺参数.分析了烧结温度和保温时间对多孔陶瓷气孔率及孔径分布的影响.研究发现固含量为10vol;、预混液浓度为15wt;、引发剂用量为20wt;、固化温度为40℃,在1500c℃条件下保温2h烧结得到的ZTA多孔陶瓷气孔率可达59.05;,最可及孔径为0.72 μm,孔径分布在0.40 ～5.00μm的气孔占总气孔的87.22;,压缩强度达到56.09MPa.     

陶瓷3D打印技术综述

本文介绍了陶瓷3D打印技术目前的发展状况、主要的成型技术和重要的应用领域,重点介绍3D打印技术在陶瓷方向的应用。回顾了可适用于直接三维打印和立体光固化法打印的氧化物( Al2 O3、ZrO2)和非氧化物( Si3 N4、SiC)陶瓷浆料的最新研究成果及成型技术对制品性能的影响,并展望了陶瓷3D打印技术未来的发展方向。     

高温烟气过滤陶瓷的制备与性能研究

本论文以堇青石为过滤陶瓷骨料,以高岭土、钾长石、锂辉石为结合剂,以木炭粉为造孔剂,通过半干压成型工艺成型,研制了高温烟气过滤陶瓷.详细研究了结合剂、造孔剂添加量以及成型压力、烧成温度对高温烟气过滤陶瓷的体积密度、显气孔率、抗压强度等性能的影响,并对原料配方进行了优化,优化配方为:堇青石75wt;、结合剂25wt;、炭粉造孔剂50wt;、三聚磷酸钠0.5wt;.研究结果表明:试样的显气孔率随造孔剂添加量的增加而升高、随结合剂添加量的增加而减小;抗压强度和烧结密度随造孔剂添加量的增加而减小、随结合剂添加量的增加而升高;随成型压力的增大,过滤陶瓷的显气孔率呈逐渐减小的趋势,抗压强度则不断增大.随烧成温度的升高,过滤陶瓷的显气孔率呈先升高后减小的趋势,而抗压强度则逐渐增大.     

复合结构激光陶瓷研究进展

多晶激光陶瓷相比单晶激光材料而言,具有可实现大尺寸制备的优势,并可通过结构和功能复合为固体激光器的设计提供最大的可能性和灵活性.复合结构激光陶瓷的制备方法除了采用传统的单晶键合工艺之外,还可以结合陶瓷近净尺寸成型和烧结过程的特点,从而极大地丰富了复合结构激光增益介质的可实现形式.本文综述了复合结构激光陶瓷的典型制备方法,并论述了几类复合结构激光陶瓷的应用与进展,并对复合结构激光陶瓷发展中的问题和发展方向进行了论述.     

模板晶粒定向生长技术制备(Na0.8K0.2)0.5Bi0.5TiO3无铅压电陶瓷的性能研究

以熔盐法和质子取代法制备的片状Nb2O5粉体为模板晶粒,固相法合成的(Na0.8K0.2)05Bi0.5TiO3 (NKBT)粉体为基料,分别采用固相压制成型(干法)和流延成型(湿法)工艺制备出具有较高取向度的织构化NKBT无铅压电陶瓷,研究了两种成型工艺对NKBT无铅压电陶瓷的显微结构、压电性能和介电性能的影响.结果表明:采用湿法工艺制备的织构陶瓷的各项性能优于干法工艺,采用湿法工艺在1150℃保温5h时,可以获得较高织构度(f=0.66)的NKBT无铅压电陶瓷,并具有优异的压电和介电性能:压电常数d33 =149 pC/N,介电常数ε3T3/ε0=912和平面机电耦合系数kp=29.4;.     

Nd3+掺杂Lu2O3透明陶瓷的制备和光学性能

通过化学途径合成了Nd3+掺杂的氧化镥纳米晶粉体,研究了工艺条件对粉体性能及透明陶瓷光学性能的影响,通过优化工艺参数,获得了品粒均匀、尺寸在30 nm的高质量的Nd:Lu2O3纳米晶粉体.采用复合溶液法合成的粉体,经等静压成型、流动H2气氛及1880℃/ 8 h烧结后制备出光学透明性好的Nd:Lu2O3透明陶瓷,其在1080nm波长处的实测折射率为1.908,直线透过率超过75;,发射截面(σem)达到6.5×10-20cm2.     

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;.     

镁铝尖晶石透明陶瓷的研究进展

镁铝尖晶石(MgAl₂O₄)作为先进的透明陶瓷材料,具有透过波段宽、透过率高、各向同性,高熔点、高硬度、高强度、高电阻率、高热导率、高抗热震,耐腐蚀和耐高温等优异性能,可广泛应用于红外制导窗口、高马赫航空器的整流罩、透明装甲和极端环境下的光电设备窗口等关系国防安全与高性能关键设备领域。本文简要介绍了镁铝尖晶石透明陶瓷的基本性能和国内外研制情况,重点介绍中材人工晶体研究院有限公司三十余年在镁铝尖晶石高纯粉体合成、镁铝尖晶石透明陶瓷成型烧结工艺和性能研究及应用开发方面所做工作,分析了材料研制中遇到的困难与在应用开发过程中面临的竞争和挑战,思考材料的研究方向、方法,并对其应用和发展予以展望。     

成型压力对SiCnf增韧SiC陶瓷基复合材料微观结构和性能的影响

研究采用不同成型压力制备不同体积分数的SiC纳米纤维预制体,并通过前驱体浸渍裂解和反应熔渗联用工艺制备了SiC纳米纤维增韧SiC陶瓷基复合材料。研究了成型压力对SiC陶瓷基复合材料结构和性能的影响。结果表明,通过模压成型可实现高体积分数的SiC纳米纤维预制体的制备。当成型压力为40 MPa时,预制体SiC纳米纤维体积分数高达22.13%,但过高的成型压力也会导致SiC纳米纤维断裂。相较于单一前驱体浸渍裂解工艺,采用前驱体浸渍裂解和反应熔渗联用工艺制备的复合材料孔隙率显著降低,材料平均孔隙率从14.19%降至1.43%。当成型压力为30 MPa时,复合材料中游离硅含量低且SiC纳米纤维断裂少,材料抗弯强度和断裂韧性分别达到最大值178 MPa和21.6 MPa·m^1/2。     

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.     

过滤用镁渣多孔陶瓷的制备与渗透性能

本文以镁渣,粉煤灰等为原料制备了镁渣基多孔陶瓷,评价了多孔陶瓷的孔隙参数,烧结性能,力学性能,渗透性能等,观察了多孔陶瓷的微观结构,研究了烧结温度、成型压力、原料配比和添加剂等因素等对多孔陶瓷理化性能的影响.结果表明,烧结温度1150℃,保温4 h可制得固废掺比为90;的镁渣基多孔陶瓷,成型压力对多孔陶瓷的气孔率、吸水率和体积密度具有较大影响.镁渣和粉煤灰的配比为7:2时,多孔陶瓷产品的综合性能较好.添加电石渣和碳粉为造孔剂能够匀化气孔分布,细化孔径,提高多孔陶瓷的气孔率和气体过滤性能.     

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.     

钛酸钡陶瓷制备及介电性能研究

采用钛酸四丁酯和硝酸钡为主要原料的微波辅助草酸盐沉淀法,在最佳的工艺参数下合成晶粒尺寸约为30～ 50 nm的钛酸钡粉末.再通过对纳米粉体造粒、成型、排胶和烧结等工艺处理制备钛酸钡陶瓷.研究陶瓷的最佳烧结温度与烧结时间,并且讨论其对介电性能的影响规律.利用透射电子显微镜分析粉体的形貌,XRD和扫描电子显微镜分别分析陶瓷的物相和断面形貌.结果表明,利用微波辅助草酸盐沉淀法合成的粉体制备陶瓷的烧结温度为1270℃,烧结时间为3h.并且其介电常数在室温下可达到2397.6.     

微米及亚微米孔径多孔陶瓷的制备及应用

作为具有特殊结构的绿色材料,多孔陶瓷在过滤器、催化剂载体和隔热材料等诸多方面有着广泛的应用.微米及亚微米孔径的多孔陶瓷,因其特殊的孔径尺寸,在应用和制备方面都有着独特之处.本文简要介绍了微米以及亚微米孔径多孔陶瓷的几种制备工艺及其应用.     

光固化树脂基陶瓷单层成型工艺研究

在陶瓷光固化三维成型工艺中,单层成型效果对坯体堆积成型起着决定性作用.文章主要研究在单层坯体打印成型中,光源波长、扫描速度、光照时间和光源的照射距离对成型件质量和精度的影响.实验结果表明,光源波长越接近引发剂吸收波长范围,固化效果越好;光源的曝光量达到临界曝光量时,浆料才能发生完全固化;随着扫描速度的不断增大,陶瓷坯体的硬度不断降低,固化厚度逐渐减小,当扫描速度很大时,坯体表面致密度极低,组织样貌变得疏松.此外,紫外光源的照射距离对坯体的成型质量没有影响.