凝胶注模法制备多孔Si3N4陶瓷研究进展

凝胶注模法是一种将陶瓷粉体成型和有机聚合物化学反应相结合的新成型工艺,可以用来制备形状复杂且气孔率高的多孔Si_3N_4陶瓷。综述了当前主要的凝胶注模工艺体系及其原理,介绍了利用凝胶注模工艺同其它各种造孔方法相结合,制备具有不同气孔尺寸、形貌和孔径分布的多孔Si_3N_4陶瓷的机制以及最新研究进展。     

凝胶注模制备多孔陶瓷的研究进展

凝胶注模是将传统的陶瓷粉体成型与有机物原位聚合相结合的一种新型成型工艺,为制备高性能、复杂结构的多孔陶瓷提供了一条新途径.在阐述凝胶注模工艺原理的基础上,综述了凝胶注模结合不同成孔方法制备多孔陶瓷的成孔机制以及最新研究进展,并展望了凝胶注模制备多孔陶瓷的发展趋势.     

凝胶注模法制备多孔莫来石陶瓷的显微结构研究

本文重点研究了凝胶注模法制备多孔莫来石陶瓷的过程中固含量、表面活性剂量、搅拌速度等参数对多孔陶瓷显微结构的影响.结果表明,多孔陶瓷的气孔率、孔径尺寸和连通性可以通过控制制备过程参数来进行调节.当固含量从40wt％增加到70wt％,样品的开孔率和总气孔率分别从88.49％和91.27％降低到76.94％和83.04％,而密度从0.276 g·cm-3增加到0.536 g· cm-3.当表面活性剂浓度由0.25wt％增加到lwt％时,样品开孔率基本保持不变,总气孔率先由84.34％增加到93.26％,再减小到87.63％;密度则由0.413 g·cm-3减小到0.378 g· cm-3,再增加到0.391 g·cm-3.当搅拌速度由1000 r/min增加到1800 r/min时,开孔率由78.12％减小到72.85％,总气孔率则由79.95％先增加至84.18％,再减小到77.09％.     

凝胶注模成型法制备多孔陶瓷的研究进展

凝胶注模成型法因可生产准净近尺寸、形状复杂的大尺寸陶瓷制品,且成型后的生坯具有整体均匀性好、缺陷少、强度高等优点被广泛应用于多孔陶瓷的制备.本文在阐述凝胶注模成型技术基本原理和工艺过程的基础上,重点综述了凝胶注模成型法制备多孔陶瓷的研究进展,最后就多孔陶瓷的制备及研究现状,分析凝胶注模成型法制备多孔陶瓷所存在的问题及其...     

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.     

凝胶注模工艺参数对泡沫凝胶注模法制备多孔陶瓷的影响研究

将传统的机械起泡工艺与水基凝胶注模成型工艺相结合,制备出了不同孔径、孔隙率高达62.8%的多孔陶瓷。研究了有机单体、引发剂和催化剂及交联剂等对胶凝时间的影响,并得到了其最佳加入量,以得到合适的胶凝速率,使气泡在破裂之前因有机单体的胶凝而固定在坯体内。气泡是在陶瓷浆料内加入表面活性剂后,通过机械搅拌产生的,其大小和形状用扫描电镜照片进行了表征。     

水基凝胶注模制备高导热氮化硅陶瓷

获得低黏度的氮化硅陶瓷浆料,并利用水基凝胶注模成型工艺制备高导热氮化硅陶瓷。探究和讨论了MgO对氮化硅陶瓷的浆料流变性及热导率的影响。结果表明：MgO在浆料中造成颗粒团聚导致黏度上升,并随着MgO添加量的提高,浆料黏度对pH值越来越敏感;合理调节pH值和分散剂的添加量能获得低黏度的陶瓷浆料;利用水基凝胶注模成型工艺制备了热导率为83.7 W·m^–1·K^–1,抗弯强度为945 MPa,断裂韧性为8.4 MPa·m^1/2的氮化硅陶瓷,表明环保的水基成型工艺制备高导热氮化硅陶瓷是可行的。     

酚醛树脂裂解法增强高气孔率多孔氮化硅陶瓷

以酚醛树脂为碳源,采用凝胶注模成型工艺,成功地制备出了具有较高气孔率、高强度、结构比较均匀的氮化硅多孔陶瓷。结果表明,制备出的坯体结构均匀、加工性能优良,烧成的多孔氮化硅陶瓷强度78M Pa,扎孔率可达63%。借助热重分析(TG)、红外分析仪(IR)、X射线衍射(X R D)、扫描电子显微镜(SE M)、A rchim edes法和三点弯曲法等方法对多孔氮化硅陶瓷的微观结构的形成和基本力学性能进行了研究。SE M照片显示气孔是由长柱状β-Si3N4晶搭接而成的,典型的纤维状多孔材料。SR D图谱显示有玻璃碳产生;酚醛树脂裂解所得的玻璃碳与Si3N4表面的SiO2以及Si3N4颗粒本身反应生成了SiC增强相。发育良好的柱晶结构、均匀的气孔分布、以及反应生成的SiC微晶是在材料在高气孔率下仍保持高强度的主要原因。     

泡沫凝胶注模成型工艺在多孔氧化铝陶瓷制备中的应用研究

本文介绍了泡沫凝胶注模成型工艺,研究了分散剂、固相含量等工艺参数对浆料粘度的影响,研究得出浆料中固相含量为55%时,以PMAANa为分散剂,可获得100 mPa·S低粘度高固相的陶瓷浓悬浮液;同时还研究了引发剂对凝胶固化反应的影响,实验结果表明引发剂在0.3~0.4%时聚合时间较适宜;重点探讨了发泡剂、固相含量、引发剂等对多孔氧化铝陶瓷性能的影响。     

常压烧结制备多孔氮化硅陶瓷研究

选用Al2O3、Y2O3、Lu2O3三种氧化物作为烧结助剂,采用凝胶注模成型和气氛保护常压烧结工艺,成功制备了具有高强度和高气孔率的多孔氮化硅陶瓷材料.本文研究了三种烧结助剂对多孔氮化硅的力学性能、介电性能和微观结构的影响,以及对氮化硅陶瓷的烧结促进作用,结果表明Y2O3具有最佳的烧结活性促进作用,其微观结构表明β-Si3N4棒状晶粒搭接结构是使多孔氮化硅陶瓷材料具有较好力学性能的重要原因.     

凝胶注模成形工艺制备高强度的氧化铝陶瓷

本文以氧化铝陶瓷为例,研究探讨了凝胶注模成形工艺中制备低粘度、高固相含量浓悬浮体的关键技术,讨论了分散剂因素对粘度的影响和不同固相含量对坯体强度的影响。     

酚醛树脂裂解法制备高强度多孔氮化硅陶瓷

以氮化硅为基体,通过加入一定量的酚醛树脂等添加剂,成功制备出了具有高强度和较高气孔率的氮化硅多孔陶瓷。实验结果表明:酚醛树脂裂解所产生的玻璃碳,与Si_3N_4表面的SiO_2或Si_3N_4颗粒本身反应,生成了极细的SiC颗粒,钉扎在β-Si_3N_4晶界,可以有效增加材料的强度。制得了强度>160MPa、气孔率>45％的氮化硅多孔陶瓷。     

凝胶注模成型法制备堇青石多孔陶瓷的性能研究

实验按照堇青石的理论化学配比,以煤矸石、滑石和氧化铝为主要原料,采用凝胶注模成型法,将试样成型为Φ30 mm×30 mm的试样,在不同温度下烧成,测定试样的基本物理性能,采用XRD表征分析不同温度下试样的物相组成.结果表明:当凝胶注模浆料的固相质量分数为40％时,浆料的黏度为880 mPa·s,固化时间为550 s,干燥收缩率为10.12％,可保证注模过程的顺利进行,并能保证干燥后生坯的质量;在1350℃下烧制2 h,试样的烧成收缩率为25.79％,体积密度为0.6125 g·cm-3,气孔率为83.76％,且试样的主要物相组成为堇青石,表明以煤矸石为主要原料,采用凝胶注模成型法可制得一定气孔率的堇青石多孔陶瓷,对提高煤矸石的资源化综合利用率具有重要意义.     

凝胶注模法制备多孔氧化铝陶瓷的研究

采用凝胶注模和加造孔剂的工艺,用甲基丙烯酸—羟乙酯(HEMA)取代丙烯酰胺(AM)作为单体,用十二烷基硫酸钠作为造孔剂,将样品于1600℃下保温2小时烧结,成功制备出了气孔率为80%的结构均匀的氧化铝多孔陶瓷。     

凝胶注模-固相反应法制备硼酸铝多孔陶瓷

为了提高硼酸铝基陶瓷的强度和隔热性能,以Al₂O₃纳米粉和B₂O₃微粉为主要原料,采用叔丁醇基凝胶注模结合原位固相反应工艺制备硼酸铝多孔陶瓷,研究了Al、B物质的量比(分别为9∶2、9∶4和9∶6)、热处理温度(分别为1 000、1 200和1 400℃)对硼酸铝多孔陶瓷性能的影响。结果表明：1)由于B₂O₃在高温下易挥发,过量的B₂O₃有利于硼酸铝晶须的生成;但过量太多会使生成的硼酸铝晶须过于粗大,导致试样致密度过高。2)热处理温度过低,硼酸铝晶须发育较差,试样致密度较低;而热处理温度过高,晶须之间会发生烧结致密化。3)当Al、B物质的量比为9∶4,热处理温度为1 200℃时,硼酸铝晶须长径比较大,并相互交织形成三维网络结构;所得多孔陶瓷具有较小的体积密度(0.67 g·cm^-3)、较低的热导率(室温下0.141 W·m^-1·K^-1)和较高的常温...     

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。     

陶瓷的凝胶注模成形技术及应用

1.前言陶瓷材料烧结后机械加工非常困难且大幅度增加生产成本。故陶瓷零件的近尺寸精密成形技术是保证陶瓷零件质量,降低成本和使所研制的新材料能够得到实际应用的关键环节。近几十年来,除了传统的陶瓷坯体成形技术如干压、冷等静压、注浆、挤制、流延、热压铸以及注射、压滤等成形技术继续应用于生产实际并得到不同的改进和提高外,自90年代以来新发展起来的几项湿法成形专利技术特别引人注目,它们是:1)Nonaquous Gel Casting(有机基凝胶注模成形)     

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.     

凝胶注模法制备多孔羟基磷灰石陶瓷

采用凝胶注模法制备了多孔羟基磷灰石陶瓷,探讨了制备工艺对陶瓷显微结构和力学性能的影响。结果表明,以柠檬酸三铵C6H17O7N3为分散剂,最佳加入量(以粉料质量计算)为2%,最佳的球磨时间为5 h,球磨时最佳的水/粉料的质量比为1.5∶1,球磨时的最佳pH值为10,在1 200℃下烧成了HA多孔陶瓷。单体浓度10%的样品在1 200℃下2 h烧成的陶瓷,开孔率为39.87%,抗压强度为83.60 MPa,抗折强度为0.059 2 MPa;单体浓度15%的样品在1 200℃下3 h烧成的陶瓷,开孔率为39.59%,抗压强度为83.92 MPa,抗折强度为0.062 6 MPa。     

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.