凝胶注模制备碳化硼多孔陶瓷EI北大核心CSCD

以琼脂糖大分子为凝胶体系、聚丙烯酸为分散剂,采用凝胶注模工艺制备B4C坯体,经过1 800~2 000℃烧结,制备得到B4C多孔陶瓷。结果表明:pH值为7.5、分散剂含量为0.15%(体积分数)时,陶瓷浆料的稳定性和流动性最佳,制备得到固相含量为45%(体积分数)的低黏度陶瓷浆料。随着烧结温度升高,多孔陶瓷的通孔率下降,1 800℃烧结得到的块体通孔率为100%,气孔呈明显的单峰分布,孔径大小为1μm。多孔陶瓷的抗弯强度在60 MPa左右。Zr金属浸渗B4C多孔陶瓷后得到Zr C/Zr B2复合材料,其微观组织随渗层深度变化出现分层现象。     

凝胶注模制备碳化钨多孔陶瓷

以甲基丙烯酰胺为单体、聚乙烯亚胺为分散剂,采用凝胶注模工艺制备WC坯体,经1 500℃保温2 h烧结,获得WC多孔陶瓷。结果表明:PEI含量为0.2%(质量分数)、pH值为9.5时,可以制备固相含量最高为45%(体积分数)的稳定WC浆料;多孔陶瓷孔径呈单峰分布;随着浆料固相含量从25%增加到45%,WC多孔陶瓷的孔隙率从61.8%(体积分数)下降到56.3%,WC多孔陶瓷的抗弯强度在20~40 MPa之间。     

硅藻土光固化成型浆料和多孔陶瓷的制备

本文成功开发了用于光固化成型的树脂基硅藻土浆料,系统探讨了分散剂种类、含量及固含量对硅藻土浆料流变特性的影响,并对其作用机理进行了分析,获得了用于光固化成型的高固含量、低黏度的硅藻土浆料,并采用3D陶瓷光固化设备制备了结构复杂的硅藻土多孔陶瓷。结果表明,BYK2009为硅藻土浆料的最佳分散剂,且当分散剂相对粉体质量为3%时,浆料黏度最低。成功制备出粉体体积分数为40%的硅藻土浆料,在剪切速率为30 s^-1时,硅藻土浆料黏度为17.30 Pa·s。在900 ℃烧结时得到显气孔率为51.30%、抗弯强度为(46.28±2.63) MPa的硅藻土多孔陶瓷。本研究为光固化成型具有复杂多级孔结构的硅藻土载体提供了参考。     

高气孔率及高强度多孔氧化铝陶瓷的制备

在叔丁醇、丙烯酰胺、氧化铝组成的超低固相含量的浆料体系中,研究了分散剂、pH值等参数对浆料流变学性能的影响规律.采用柠檬酸作为分散剂、pH值约为6时,体积分数为10%的Al2O3浆料具有最低的黏度.利用叔丁醇极易挥发的特点,采用凝胶注模的工艺,制备了高气孔率及高强度的多孔氧化铝陶瓷,研究了固相含量和烧结温度对气孔率和压缩强度的影响规律,当气孔率为74%时,多孔氧化铝陶瓷的压缩强度在8MPa以上.     

以PMMA为造孔剂的凝胶注模工艺制备多孔Al2O3陶瓷

以Al_2O_3为原料、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)微球为造孔剂、异丁烯/马来酸酐共聚物(Isobam104)为胶凝剂和分散剂、一水柠檬酸(CA)作为稳定剂,采用凝胶注模与造孔剂相结合的方法制备出多孔Al_2O_3陶瓷。研究了分散胶凝剂、稳定剂含量对浆料流变性能的影响,以及造孔剂添加量、不同烧结温度对多孔Al_2O_3陶瓷气孔率和抗压强度的影响。结果表明:制备的多孔Al2O3陶瓷具有均匀的多孔结构,平均孔径为4μm左右;当造孔剂含量从10%(质量分数)增至50%时,多孔Al_2O_3陶瓷的气孔率从45.53%上升至64.98%,抗压强度从31.74 MPa下降至9.83 MPa;当烧结温度从1 500℃升高至1 650℃时,多孔Al_2O_3陶瓷的气孔率从60.31%下降至47.81%,抗压强度从9.00 MPa上升至54.75 MPa。     

PZT压电陶瓷浆料注凝成型中的分散和聚合反应

为得到凝胶注模成型所需的高固相低粘度的锆钛酸铅压电陶瓷浆料,进行沉降试验和流变性实验,研究了分散剂柠檬酸三铵、浆料pH值和固相含量对浆料粘度的影响,实验结果表明其分散剂最佳用量为陶瓷粉体质量分数1.5%～2.0%、浆料最佳pH值为10.0左右。此时,可制备粘度小于1Pa·s,体积分数为50%适于凝胶注模的稳定锆钛酸铅浆料。研究了聚合反应的影响因素,结果表明浆料pH对聚合反应有一定的影响。     

分散工艺对注凝成型氧化铝陶瓷结构和性能的影响

采用自发凝胶体系注凝成型氧化铝陶瓷,研究了2种分散工艺对浆料的流变性、素坯的气孔率和孔径分布以及陶瓷的体积密度、抗弯强度和显微结构的影响。结果表明:与行星球磨分散的浆料相比,搅拌磨分散的浆料具有较低的黏度,素坯具有较低的气孔率和较小的孔径,烧结后的陶瓷显微结构更加均匀,晶粒尺寸更小,体积密度和抗弯强度更高。由搅拌磨分散的56%(体积分数)固含量浆料制备的坯体经1 600℃烧结后三点抗弯强度达到522 MPa,比相应行星球磨分散所制备的陶瓷高12%。     

注凝成型制备HfB2-SiC复合陶瓷

采用注凝成型制备HfB2-SiC复合陶瓷,讨论了分散剂、pH值、固相体积含量对HfB2-SiC复合陶瓷浆料粘度的影响,并采用X射线衍射仪、扫描电镜、能谱等手段对制备烧结体的物相组成和显微结构进行了分析研究。结果表明,在HfB2中添加质量分数为20%的SiC,pH为10.6,分散剂体积分数为8%的条件下,HfB2-SiC复合粉体浆料的固相体积分数为40%,粘度为600mPa.s;在烧结体中HfB2和SiC以主晶相的形式存在于复合材料中,二者存在良好的界面结合,显微结构致密。     

氧化铝陶瓷凝胶注模成型工艺浆料流变性的研究

以氧化铝陶瓷为例,研究探讨了凝胶注模成型工艺中制备低粘度、高固相含量浓悬浮体的关键技术,分析讨论了氧化铝浆料的流变性特点及pH值、分散剂等因素对粘度的影响。实验表明:在pH=9,分散剂添加量为0.5%质量分数的Al2O3时,55%体积分数的氧化铝浆料的粘度为100mPa·s(D=77.48S-1)     

叔丁醇基凝胶注模成型制备氧化铝多孔陶瓷

以微米级Al2O3粉料为原料,叔丁醇为溶剂,采用凝胶注模成型工艺制备了氧化铝多孔陶瓷,并研究了Al2O3浆料的固相体积分数(分别为8%、10%、13%和15%)对1 500℃保温2 h烧后氧化铝多孔陶瓷的气孔率、气孔孔径分布、耐压强度、热导率和显微结构的影响.结果表明:当Al2O3浆料的固相体积分数从8%增加到15%时,氧化铝多孔陶瓷烧结体的总气孔率从71.2%逐渐降低至61.2%,气孔平均孔径从1.0 μm逐渐减小至0.78 μm,耐压强度从16.0 MPa逐渐增大至45.6 MPa,而热导率从1.03 W·(m·K)-1逐渐增大至1.83W·(m·K)-1.     

多孔网状Si3N4陶瓷增强体的制备

选用具有连通气孔的网状聚氨酯海绵作为骨架,利用有机泡沫浸渍的Si3N4浆料工艺,以Al粉、Al2O3和ZrO2作为Si3N4陶瓷材料的烧结助剂,采用2次挂料及2步烧结工艺制备了性能良好的多孔陶瓷骨架。在相同烧结工艺条件下,多孔陶瓷的抗压强度随着孔隙率的下降逐渐增加。当烧结温度为1400℃时,多孔陶瓷具有最佳的烧结效果,既能保持很高的通孔率,又保证了材料具有较高的抗压强度。     

AlN水基注凝成型浆料的流变性能

以低聚磷酸酯盐H3204为分散剂、Y2O3为烧结助剂,制备高固含量的AlN注凝成型浆料。考察pH、分散剂添加量、固含量对AlN水基注凝成型浆料流变性能的影响。结果表明:当浆料的pH为8.5,分散剂质量分数为0.9%时,制备了固含量(体积分数)为50.8%的AlN水基注凝成型浆料。浆料具有较好的流动性,适于注凝成型。     

多孔莫来石陶瓷的近净尺寸制备及性能

以蓝晶石和Al₂O₃粉体为原料、PMMA微球为造孔剂、Isobam104为分散胶凝剂,结合凝胶注模工艺与造孔剂法,实现了收缩率可控的多孔莫来石陶瓷的近净尺寸制备。研究了烧结温度对相组成的影响以及固相含量对样品微观结构、相组成、收缩率、气孔率及抗压强度的影响。结果表明：随着固相含量的增加,样品在1 500℃烧结后收缩率先减小后增大,在固相含量为30%（体积分数）、造孔剂含量为30%（质量分数）时,样品的总收缩率接近于0,实现了多孔莫来石陶瓷的近净尺寸制备。多孔莫来石陶瓷呈现出较高的气孔率（60.4%）、较小的平均气孔尺寸（3.75μm）和较高的抗压强度（8.3 MPa）。利用制备过程中的体积膨胀效应,可以有效地控制多孔陶瓷制备过程中的收缩率,实现了多孔莫来石陶瓷的近净尺寸制备,对制备大尺寸复杂形状多孔陶瓷部件、降低加工成本具有重要参考价值。     

凝胶注模技术制备高强度多孔氮化硅陶瓷

采用凝胶注模技术和无压烧结工艺制备高孔隙率、高强度多孔氮化硅陶瓷。研究了浆料固相含量对多孔氮化硅陶瓷坯体相对质量损失和收缩率的影响,测定了材料在烧结前后的物相组成,分析了浆料固相含量对多孔氮化硅陶瓷显微结构、孔隙率、弯曲强度及断裂韧性的影响。结果表明:随浆料固相含量增大,坯体相对质量损失率和收缩率减小,烧结后的多孔氮化硅陶瓷孔隙率由65.24%减小到61.19%;而弯曲强度和断裂韧性分别由93.91MPa和1.48MPa·m1/2提高到100.83MPa和1.58MPa·m1/2。长棒状β-Si3N4晶粒无规律的交错搭接和相互咬合是多孔氮化硅陶瓷在保持高孔隙率的同时具有高强度的主要原因。     

钛酸铝陶瓷注凝成形过程中浆料性能的研究

笔者研究了注凝成形钛酸铝陶瓷过程中分散剂、pH值、有机单体含量对浆料流变性的影响,并制备出体积分数为62%,粘度为500mpa·s的钛酸铝陶瓷注凝成形浆料.研究表明,当分散剂含量为2.5%,pH值为10.7,有机单体与交联剂比例为24:1,有机单体含量为2.1%时,浆料粘度最低.     

以水性环氧树脂为凝胶体系的氧化铝空心球浆料的流变性能

以水性环氧树脂为凝胶体系,研究了氧化铝空心球陶瓷浆料的流变性能,考察了水性环氧树脂溶液含量、固化温度对水性环氧树脂溶液和不同固相含量氧化铝空心球陶瓷浆料凝胶过程的影响。结果表明:在同一温度下,随水性环氧树脂溶液质量分数的增加,凝胶时间缩短,当水性环氧树脂含量从15.4%(质量分数)增加到28.8%时,溶液凝胶时间从99.3min缩短至38.2min;固化温度升高后,溶液凝胶时间明显缩短,从20℃时的125.3min下降到50℃时的5.8min。以水性环氧树脂为凝胶体系的氧化铝空心球浆料也存在上述规律,随浆料固相含量增加,凝胶时间缩短。以水性环氧树脂为凝胶体系成功制备出氧化铝空心球多孔陶瓷。     

浆料直写成形Zr02陶瓷制备及烧结

为浆料直写成形工艺制备了一种高固相含量的水基Zr02陶瓷浆料,并用该工艺打印陶瓷坯体,1350～1550℃烧结后制备Zr02陶瓷样品.研究烧结温度对样品收缩率、密度、气孔率、相结构、力学性能、微观形貌和表面质量的影响,并与其他制造工艺进行性能比较.结果表明:在1550℃烧结2h,直写成形Zr02陶瓷综合性能最佳,其晶粒...     

多层低温流延法制备片状氧化铝多孔陶瓷

为了避免金属/陶瓷复合散热片两相共烧,并减小因两相热膨胀系数不同而造成在使用过程中的开裂失效问题,采用水基Al2O3陶瓷浆料在低温下进行多层流延,经定向冷冻、低温干燥及烧结工艺,制备出具有小孔径、直通孔结构的片状Al2O3多孔陶瓷.研究了浆料固体含量和冷冻温度对多孔陶瓷片孔隙率和孔尺寸的影响,观察了孔的微观形貌并测试了其热疲劳性能.结果表明:随着浆料固体含量从30％(质量分数)增加到40％,多孔陶瓷片的孔隙率(体积分数)从62.1％减小至51.4％,随着冷冻温度从-15℃降低至-45℃,多孔陶瓷片孔道尺寸逐渐减小;固体含量为40％、冷冻温度为-45℃的多孔陶瓷片在热疲劳实验中裂纹出现最晚,达到695次,其热疲劳性能最好;多层低温流延法制备的多孔陶瓷片层间孔道相互连通.     

凝胶注模制备氧化铝多孔陶瓷及性能研究

本文采用凝胶注模结合发泡法制备了氧化铝多孔陶瓷.借助NDJ-1型旋转式粘度计、压汞仪、SEM等表征方法,研究了固相含量、pH值对浆料粘度的影响、以及多孔氧化铝陶瓷的孔径分布和断口形貌.在1650 ℃下烧成,制备出了体积密度在1.32～1.82 g/cm3、气孔率在54～67%、耐压强度在19.7～42.9 MPa之间的多孔氧化铝陶瓷.凝胶注模结合发泡法可以制备出性能优异的氧化铝多孔陶瓷.     

化学结合法低温制备氧化铝泡沫陶瓷的研究

以磷酸二氢铝为粘结剂、电熔α氧化铝粉末为原料、聚氨酯海绵为模板低温制备出了氧化铝泡沫陶瓷.研究了浆料固相含量对氧化铝泡沫陶瓷微观形貌、线收缩率、体积密度和抗折强度的影响.结果表明:随浆料固相含量的增加,烧成氧化铝泡沫陶瓷的通孔率逐渐降低、体积密度与抗折强度逐渐提高,线收缩率均低于1％.在浆料固相含量为60％时,可制备出体积密度为0.83 g/cm3、抗折强度为(2.21±0.43) MPa、通孔率优异的泡沫陶瓷.