注凝成型及其烧结工艺研究进展

科技的发展对材料的要求越来越高,传统的成型和烧结技术仅适用于小尺寸且形状规则的金属成型,且需要在一定的压力下才能达到足够高的力学性能。注凝成型技术适用于各种复杂形状、大尺寸部件的近净尺寸成型,具有实验设备简单、工艺过程易控制、坯体密度均匀、强度高等突出优点。为了制备出高固相含量、低黏度、高密度的金属陶瓷,分别从注凝成型工艺过程、注凝成型体系和烧结致密化方法等方面进行了研究。研究表明：注凝成型工艺过程主要分为球磨、凝胶、干燥、排胶和烧结;注凝成型体系分为水系凝胶和非水系凝胶;浆料的黏度对坯体的力学性能影响较大;干燥不当会导致坯体的开裂;烧结温度和烧结助剂对烧结体性能有较大的影响。     

高碳钢凝胶注模成形工艺

对高碳钢(碳的质量分数为1%)的凝胶注模成形工艺进行了研究. 采用该工艺制得质量分数为89%的注模性能良好的料浆,并用此料浆制备出复杂形状的高碳钢制品. 研究了烧结气氛对碳含量的影响. 结果表明:真空气氛烧结可以得到理想的含碳量;在分解氨气氛垫付石墨1200℃对坯体进行烧结,可得相对密度91%,抗弯强度400MPa,抗拉强度410MPa,组织均匀且形状复杂的高碳钢制品.     

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.     

Al2O3凝胶注模技术研究

用自制分散剂ＭＮ制备了固相含量高达６５ｖｏｌ％的Ａｌ２Ｏ３（ＭｇＯ）浓悬浮体,用该悬浮体成型了Ａｌ２Ｏ３（ＭｇＯ）坯体．其强度、相对密度达到了１８Ｍｐａ和６８％,比等静压成型的坯体分别提高了６倍和７％．添加剂ＭｇＯ可直接加入,但对坯体的强度有损害．水溶性镁盐加入Ａｌ２Ｏ３悬浮体将导致凝固．其原因是Ｍｇ２＋离子与ＭＮ中的阴离子发生了中和     

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 .     

中间相碳微球凝胶注模浆料流变性能的研究

以Tween 80为分散剂,制备中间相碳微球(MCMB)凝胶注模浆料.实验结果表明,浆料的流变性能随着固含量的增加,在不同分散剂量的条件下,均存在着相同的固含量临界点,此时浆料的流变性能突然下降;在固含量不变的条件下,随着分散剂Tween 80加入量的增加,浆料的流变性能越来越好,相对每一固含量,浆料的流变性能均存在一个合适的分散剂加入量;真空搅拌获得的浆料的流变性能优于非真空搅拌浆料,每一分散剂量,还对应另一个固含量临界点,超过此临界点,不适宜于用作凝胶注模浆料.分析了流变性变化的原因.     

900 MHz独块状介质带通滤波器的设计与制备

提出了一种移动通信用的介质滤波器的结构和设计方法,采用以Ba6-3x(Sm1-yNdy)8 2xTi18O54为基的微波介质陶瓷材料,并将凝胶注模成型(Gelcasting)工艺应用于滤波器的成型制备.最后通过高频结构仿真软件对滤波器进行结构仿真和优化,使其达到理想的性能参数,制备出的器件通过网络分析仪R3767实际测量,其中心频率889.41 MHz,3 dB带宽±20 MHz,带内波动0.8 dB,插入损耗2.1 dB,带外抑制21 dB.     

凝胶注模工艺制备莫来石泡沫陶瓷

采用凝胶注模工艺,在陶瓷浆料发泡的基础上,通过有机单体的原位聚合固化制备莫来石泡沫陶瓷．研究了工艺条件对纯单体溶液、发泡和未发泡悬浮浆料等不同体系聚合反应的影响．聚合反应过程的温度变化曲线分析表明,单体溶液或浆料的pH值、初始温度和组成对其聚合反应有显著影响．制备的泡沫陶瓷为开孔贯通泡沫体,体积密度为理论密度的8%-40％,气孔率可达到90％以上,平均孔径范围和孔径分布范围分别为50-300μm和30-800μm显微结构分析表明,泡沫陶瓷平均孔径和孔径分布取决于聚合反应引发时间和泡沫陶瓷体积密度．     

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.     

凝胶注模制备的铝铜坯体脱脂过程及动力学

通过凝胶注模工艺,采用非水基凝胶体系,成功地制备铝铜坯体.通过扫描电镜观察脱脂前聚合物完全包裹粉末颗粒,脱脂后金属坯体中聚合物完全脱除.通过反应机理得出聚合物三维网络结构的化学式.采用热分析手段、热重和红外连用系统分析金属坯体的脱脂过程,根据Coats-Redfern方法对非等温热失重率曲线的数据进行动力学研究,建立动力学方程.在不同的升温速率下聚合物脱脂反应级数为1,活化能在79.86～ 108.63 kJ ·mol-1范围内,指前因子反应指数在106-107min-1,活化能的结果表明反应对温度和动力学比较敏感.脱脂主要分为两个阶段,在240～ 350℃主要是聚合物链段的分解,在350～ 470℃主要是聚合物网状结构的解聚和解交联反应,同时脱脂阶段主要产生CO2、CO、NO2和H2O挥发性气体.