凝胶注模成型刚玉-尖晶石多孔陶瓷的制备

为拓展凝胶注模成型工艺在多孔陶瓷制备中的应用,用粘度计对刚玉-尖晶石复合浆料的流变学特性进行研究,并采用萘、淀粉、聚乙烯醇作为造孔剂,用凝胶注模成型方法制备出一系列刚玉-尖晶石多孔陶瓷.经过排胶、烧结等步骤,并对成型坯体进行X-射线衍射法测定气孔率,最高气孔率为52.8%,体积密度为1.84 g·cm-3,说明凝胶注模成型是制备多孔陶瓷的有效方法.     

超临界流体干燥技术制备Nd∶YAG纳米粉体及透明陶瓷

以Y₂O₃、OAl(NO₃)₃·9H₂O和Nd(NO₃)₃·6H₂O为原料,采用尿素均匀沉淀法制备不同Nd掺杂量的YAG前驱体沉淀,经CO₂ 超临界流体干燥得Nd:YAG前驱体,煅烧后得到Nd:YAG粉体;将粉体干压成型为素坯,经冷等静压后真空烧结获得性能良好的Nd:YAG透明陶瓷。用FT-IR、XRD、SEM等测试手段对Nd:YAG前驱体及粉体进行分析,并通过紫外-可见-近红外分光光度计、SEM测定表征了陶瓷样品的直线透过率及表面和断口形貌。结果表明,1300℃煅烧的Nd:YAG粉体均为纯YAG相,颗粒呈椭球形,分散性良好,尺寸分布均匀;粉体成型后在1780~1800℃真空烧结得到透明陶瓷,Nd摩尔分数为1%的YAG陶瓷样品晶粒尺寸分布为5~10μm,抛光后1064nm波长处直线透过率达80%。     

凝胶注模-离心成型工艺制备孔梯度陶瓷

选用Al2O3粉体和单体为N-羟甲基丙烯酰胺(NMA)的聚合体系配成浆料,结合凝胶注模和离心成型工艺的优点,制备出直径分别为12、18、30mm的具有一次成型孔梯度结构的管式Al2O3陶瓷坯体.采用扫描电镜(SEM)和压汞法对烧结后的试样进行了表征.结果表明:凝胶注模工艺的应用能有效降低离心过程所需要的离心速度,同时使坯体具有较高的强度而不易变形且脱模容易.     

氧化铝多孔陶瓷凝胶注模成型研究

以TH-903为分散剂,刚玉粉体为基体材料,以碳粉为造孔剂,采用凝胶注模成型方法制备了多孔氧化铝陶瓷.研究了分散剂、球磨时间和固相含量对浆料粘度的影响以及造孔剂含量对多孔陶瓷性能的影响.结果表明:加入质量分数为2.5%的分散剂可制得低粘度、高固相含量的陶瓷浆料.成型后的坯体经1360℃烧结1h,可获得孔径分布均匀、高显气孔率及强度较高的产品.     

Ce:YAG透明陶瓷及其在白光LED中的应用

采用反应烧结法成功制备了透过率可以达到10%以上、平均晶粒尺寸约为8μm的Ce:YAG透明陶瓷,通过XRD、SEM等手段分析了此种透明陶瓷的基本性能.后将加工好的Ce:YAG透明陶瓷片制备成白光LED,并测试了相应的性能.     

工艺参数对凝胶注模成型不锈钢坯体强度和烧结密度的影响

为了制备高坯体强度和烧结密度的凝胶注模成型不锈钢制件,研究了凝胶注模工艺参数包括预混液单体含量和单体/交联剂比例、浆料固相含量及引发剂加入量等对坯体抗弯强度及烧结体密度的影响规律.结果表明,对于316L不锈钢的凝胶注模成型,可同时获得较好的坯体强度和烧结密度的工艺条件为:预混液单体质量分数18%～22%,单体/交联剂比例90∶1～240∶1;浆料固相体积分数52%～55%;引发剂用量约为单体质量的0.8%～1.4%.最终获得坯体强度高于30.0MPa、烧结密度高于97%的复杂形状烧结不锈钢零件,其烧结体力学性能略低于粉末注射成型时的性能,但远高于美国MPIF标准.     

Al2O3陶瓷凝胶注模成型工艺的研究

凝胶注模成型是一种原位成型工艺 ,该工艺是制备形状复杂、成分均匀和可靠性高的陶瓷材料的理想成型工艺。以降低Al2 O3陶瓷浆料的黏度和提高固相含量为重点 ,分别研究了pH值、分散剂、固相含量对浆料黏度的影响 ,以及固相含量对坯体抗弯强度的影响 ,并制备出固相含量 5 5 %、黏度 0 .69Pa·s的Al2 O3浆料 ,其坯体抗弯强度 3 1MPa .     

用于YAG透明陶瓷的喷雾造粒改性粉体的制备

通过喷雾造粒方法对共沉淀合成的纳米粉体进行改性,制备出球形的纳米颗粒.用XRD对粉体进行物相分析;用TEM观察了改性前粉体的颗粒形状、尺寸大小和团聚情况;用SEM观察改性前后粉体的团聚体的颗粒形状、尺寸大小与分散性,以及陶瓷热腐蚀抛光后的表面形貌.结果表明:PVB添加质量分数1.0%为最优添加量;改性后粉体所制素坯的密度显著提高,从而影响陶瓷的致密度和晶界形貌;经真空烧结制备出相对密度达99.95%的无孔净晶界YAG透明陶瓷,陶瓷晶粒的平均尺寸为10μm左右,尺寸分布较均匀,晶界清晰,晶粒中与晶界处较干净,无杂质与气孔的存在.     

SiC掺杂对中间相碳微球组织的影响

以Tween 80为分散剂,分别以丙烯酰胺和N,N′-亚甲基双丙烯酰胺为单体和交联剂,采用凝胶注模工艺,经过1000℃的埋碳烧结工艺,分别制备了掺杂SiC的中间相碳微球凝胶注模素坯和烧结体.研究SiC加入量对素坯和烧结体的影响.结果发现,当加入w(SiC)达到15%时,SiC具有明显的催化石墨化的效果.     

凝胶注模陶瓷素坯固体干燥剂干燥尺寸精度控制

针对凝胶注模陶瓷素坯在加热干燥过程中收缩较大的问题,采用固体干燥剂干燥工艺以提高陶瓷素坯的干燥尺寸精度。重点研究了CaO、无水MgSO4和SiC粉体3种固体干燥剂的成分、粒径尺寸以及环境湿度对陶瓷素坯干燥线收缩率的影响规律,分析了具备不同物理化学属性的3种固体干燥剂对素坯失水速率和表面蒸汽压的影响规律,并结合红外光谱测试了凝胶结构均匀性对素坯干燥尺寸精度的影响规律,采用CT扫描对陶瓷素坯的尺寸变化进行了表征。结果表明:在相同的温度和湿度条件下,固体干燥剂干燥工艺降低了陶瓷素坯干燥前期的失水速率,延长了等速干燥阶段的时间,并提高了凝胶结构均匀性和素坯强度,因此降低了素坯干燥线收缩率;当温度为40℃时,采用2μm粒径的CaO干燥剂可将陶瓷素坯的干燥线收缩率降至0.12%。     

基于整体式陶瓷铸型的复杂零件快速铸造技术

传统的熔模铸造因其陶瓷铸型制备过程复杂、生产周期长、成本高,不适合单件、小批量生产及新产品试制.本文将光固化成形技术和凝胶注模成型技术结合在一起开发了一种面向复杂铸件整体式陶瓷铸型快速制备新方法.首先介绍了整体式陶瓷铸型快速制造过程,其次设计制造了与之相应的光固化树脂原型,制订了其热解工艺,并讨论了陶瓷铸型坯体干燥、烧结等问题,最后给出了空心涡轮叶片铸造实例,证实了新技术的可行性和有效性.     

空心涡轮叶片陶瓷铸型微细结构负压吸注充型工艺研究

为了提高在基于光固化成型技术的空心涡轮叶片型芯、型壳一体化陶瓷铸型制造方法中陶瓷浆料对微细复杂结构的充型能力和铸型结构的完整性,提出了负压吸注凝胶注模工艺方法。以某型号空心涡轮叶片的冷却通道微孔为研究对象,利用细长管道充型原理,分析了凝胶注模工艺制造陶瓷铸型的充型行为。采用仿真分析的方法,在不同进出口压力差下,对冷却通道微孔简化模型负压吸注的充型情况进行模拟仿真,得到合理的负压吸注进出口压力差参考值,通过负压吸注实验和工业微米X射线成相系统检测对仿真结果进行验证。最后,分析了负压吸注工艺对陶瓷铸型性能的影响。研究结果表明:当氧化铝基陶瓷浆料固相体积分数为60%、负压吸注的进出口压力差为0.03 MPa时,可实现空心涡轮叶片冷却流道微孔结构的凝胶注模完整无缺陷充型,并且可以提高陶瓷铸型坯体的致密度和强度。     

真空凝胶注模成型ZTA(含SiO2)陶瓷的烧结性能分析

采用一种新型的真空凝胶注模成型法,减少了在凝胶注模成型时坯体中形成的气泡。烧结曲线表明,真空凝胶注模制得的坯体的烧结温度比普通凝胶注模制得的坯体的低100℃左右。在1 550℃,真空坯体的收缩率比普通坯体的高78.7%。     

凝胶注模成型氧化锆陶瓷坯体的性能和显微结构分析

研究了通过添加2.6%(质量分数)水溶性高分子聚丙烯酰胺到氧化锆陶瓷悬浮体中能够消除在空气中凝胶注模成型的坯体的表面脱粉现象,成型出的形状复杂的氧化锆湿坯体性能良好,均匀致密.并研究了氧化锆粉体加入聚丙烯酰胺前后在水中的分散特性,同时对坯体的抗弯强度和显微结构进行了详细地测试和观察.     

Nd:YAG透明陶瓷的研究

采用固相反应法制备了Nd:YAG透明陶瓷，并通过碳铵沉淀法处理Y_2O_3商业原料，进一步提高了Nd:YAG透明陶瓷的透明度. 结果表明:采用高纯的商业原料，通过固相法制备获得的透明陶瓷，在1 064 nm处光线直线透过率可达到74%左右；通过碳铵共沉淀法改良商业Y_2O_3粉体原料的性能，透明陶瓷的透过率可进一步提升，在1 064 nm处光线直线透过率高达78%.     

羟基磷灰石陶瓷凝胶浇注成型工艺研究

采用凝胶浇注成型工艺制备了羟基磷灰石陶瓷坯体，研究了单体、引发剂、催化剂、固相物含量及干燥工艺等因素对羟基磷灰石陶瓷坯体特性的影响，并比较了不同成型工艺制备的烃基磷灰石陶瓷坯体的物理性能和显微结构。研究表明：凝胶浇注成型工艺是一种适合于制备高强度复杂形状陶瓷坯体的原位成型工艺，采用合适的料浆组成与干燥工艺可制备抗弯强度高达５０ＭＰａ的羟基磷灰石陶瓷坯体。     

TiC掺杂对MCMB烧结体组织和性能的影响

以Tween 80为分散剂,分别以丙烯酰胺和N,N'-亚甲基双丙烯酰胺为单体和交联剂,采用凝胶注模工艺制备中间相碳微球(mesocarbon microbead,MCMB)片状素坯,再经过1 600 ℃的烧结,制备MCMB素坯烧结体试样.试验研究了粒度大小对粉体分散性、MCMB碳材料催化石墨化效果、烧结后MCMB碳材料层板物理性能的影响,并分析了产生这些影响的原因.研究结果表明:50 nm的TiC在MCMB烧结体中的分散效果好于15 μm的TiC;随着Ti质量分数的增加,掺杂50 nm 的TiC层板性能优于掺杂15 μm的层板;50 nm的TiC比15 μm的TiC更适合做MCMB的掺杂物.     

用酯化淀粉实现氧化铝陶瓷的原位凝固成型

为获得以淀粉作凝固剂原位凝固成型氧化铝高性能陶瓷的方法,文中探讨了酯化淀粉添加量对陶瓷浆料流变特性以及成型出的素坯的线收缩、密度、干坯强度和显微结构的影响.结果表明:酯化淀粉添加量在0.5%~1.5%(质量分数)范围内时,淀粉-氧化铝陶瓷浆料的表观粘度随酯化淀粉添加量的增加而上升,但均小于1Pa·s;素坯的密度和平均线收缩率随淀粉添加量的增加而减小;干坯强度随淀粉添加量的增加而增强.实验中获得了致密、均匀的坯体.利用淀粉受热吸水溶胀和糊化的性质以及糊化后淀粉糊的凝胶化特性可实现Al2O3陶瓷浆料的近净尺寸原位凝固成型.     

锆钛酸铅压电陶瓷材料凝胶注模成型

为制备凝胶注模成型所需的高固相低粘度的锆钛酸铅陶瓷浆料,分别用分散剂聚甲基丙烯酸铵和柠檬酸三铵进行试验.研究了分散剂聚甲基丙烯酸铵、浆料pH值和固相含量对浆料粘度的影响,实验结果表明该分散剂最佳用量为陶瓷粉体质量分数0.30%~0.45%、浆料最佳pH值8.5~11.0,此时可制备体积分数50%、粘度小于1 Pa.s,适于凝胶注模的稳定锆钛酸铅浆料.其中当分散剂质量分数为0.30%时,烧结陶瓷有较好的微观结构.同时,对干压成型中不同粘合剂的作用效果进行了比较.     

精细陶瓷胶态成型新工艺

由于陶瓷的传统成型技术已经不能满足现代各工业领域的要求，新的成型工艺不断涌现。本文综述了精细陶瓷各种胶态成型方法，比较了它们的特点。重点介绍了近年来出现的四种净尺寸胶态成型方法，即凝胶注模成型，胶态振动注模成型，直接凝固注模成型，温度诱导絮凝成型。