Centrifugal gel forming of 316L - TiC composites

将凝胶离心成型工艺应用于316L-TiC复合粉末的坯体成型,研究了固含量对316L-TiC复合粉末浆料流变性的影响以及引发剂的加入量对粉末浆料固化时间的影响,分析了凝胶离心成型工艺中离心转速与316L-TiC坯体的密度和强度的关系。结果表明：以油酸作分散剂,制备稳定且流动性好的浆料的最佳固含量为55％（体积分数）;引发剂的加入量为0．7％（占预混液的质量分数）,采用自行设计的离心成型机,选择最佳转速3000r／min,制备出的坯体密度高、无残留气孔,相对密度64．3％,强度26．3MPa。坯体经真空脱胶1380℃烧结保温1h制备出316L-TiC合金管,烧结体收缩均匀无变形,TiC颗粒呈均匀分布。     

凝胶注模成型工艺制备羟基磷灰石陶瓷

采用凝胶注模成型工艺成功地制备出羟基磷灰石(HAp)陶瓷,研究了单体、引发剂用量及固相含量等因素对坯体强度的影响.结果表明,由单体含量为2%(质量分数)、引发剂加入量为5%(质量分数)、固相含量为60%(质量分数)的浆料凝胶注模而成的坯体强度最高(>31MPa).SEM形貌分析表明,经凝胶注模工艺制备的陶瓷,其结构均匀并有较高的气孔率;颗粒与颗粒之间的有机物粘连是获得高强度坯体的主要原因.     

离心-凝胶注模成型制备梯度多孔Al2O3陶瓷

以造孔剂PMMA、纳米Al2O3颗粒为主要原料,利用离心-凝胶注模成型工艺制备梯度多孔Al2O3陶瓷,研究了pH值对Al2O3浆料粘度的影响,观察了Al2O3浆料的凝胶固化过程,分析了离心转速和离心时间对生坯密度梯度的影响,观察了烧结产物的显微组织并对其压缩强度进行测试。研究结果表明引发剂的含量对Al2O3浆料的凝胶固化过程影响不大。随着催化剂含量的增加,Al2O3浆料的起始凝胶固化时间缩短,整个凝胶固化反应过程缩短。随着离心转速的增加和离心时间的延长,试样顶部和底部的生坯密度加大,梯度分离现象变得明显。当离心转速为1000r/min,离心5min后,制备的梯度多孔Al2O3陶瓷顶部的孔隙度为52.1%,中间为38.4%,底部为15.7%,孔隙呈现连续的梯度变化,烧结产物的抗压强度为67.2MPa。     

HEMA-TBA凝胶体系制备多孔氧化铝陶瓷

采用HEMA-TBA凝胶体系制备具有高气孔率, 高强度的多孔氧化铝陶瓷, 研究多孔氧化铝陶瓷的浆料和坯体制备工艺, 并系统研究了分散剂含量和固相体积分数对浆料粘度和悬浮稳定性的影响、干燥和单体含量对生坯性能的影响以及固相体积分数和烧结温度对烧结体微观结构的影响。结果表明: 加入柠檬酸可以使浆料粘度降低, 稳定性提高, 柠檬酸加入量达到2wt%后浆料粘度和稳定性趋于稳定; 固相体积分数的增加会导致浆料粘度和稳定性的增加; 生坯在干燥过程中的收缩比水基体系小很多, 干燥时间也相对更短; 单体含量对生坯强度影响较大, 当单体含量为25wt%时, 生坯强度较高; 通过选择不同的固相体积分数和烧结温度, 可以有效地控制烧结体的微观结构, 气孔率的变化范围在40%~65%, 同时烧结体强度也会随之发生变化, 变化范围在5.7~91.2 MPa。     

离心凝胶注模技术制备梯度ZrO_2/HA复合材料

采用离心-凝胶注模成型技术制备梯度ZrO2/HA复合材料,研究浆料固相含量、ZrO2含量对浆料粘度的影响。观察ZrO2/HA浆料的凝胶固化过程,分析离心成型工艺参数对ZrO2/HA生坯密度梯度的影响。观察烧结产物的显微组织并对复合材料的力学性能进行测试。结果表明,浆料固相含量为40%(质量分数),ZrO2含量为15%(质量分数)时,ZrO2/HA浆料粘度为223.5mPa·s,具有良好的分散性。当催化剂含量为1.5%(质量分数)和引发剂含量均为0.6%(质量分数)时,起始凝胶和终止固化时间与离心成型工艺相匹配。当在1 500r/min的转数下离心10min后,离心-凝胶注模成型所得生坯具有良好的密度梯度,经1 200℃烧结2h后试样顶部、中部和底部中ZrO2形成良好的梯度。当ZrO2含量为15%(质量分数)时,复合材料的抗弯强度和断裂韧性达到最大值84.2 MPa和1.76MPa·m1/2,比基体提高了159.8%和117.2%。     

离心成型法制备无宏观界面的Al2O3/Ni功能梯度材料

采用一种新颖的离心成型法制备了无宏观界面的Al2O3/Ni功能梯度材料, 并研究了浆料调制工艺、离心成型制备机理和梯度材料的力学性能.结果表明, 配制料浆时,粘结剂(聚乙二醇)含量为2%(质量分数)、固相含量为63%(体积分数)、球磨时间为36h,可得到的流动性良好的料浆.经离心成型(3000r/min,40min)得到了无宏观界面的坯体,该坯体在1400℃经2h真空烧结,可以得到致密、组元宏观连续过渡的Al2O3/Ni梯度材料.通过调整固相含量和粘结剂含量,可调控Al2O3/Ni复合材料的成分梯度.     

BaTiO3陶瓷粉体凝胶注模成型的研究

为了研究BaTiO3粉体的凝胶注模成型，以聚甲基丙稀酰胺(PMAA—NH4)为分散剂，通过球磨制备稳定分散的BaTiO3浆料．采用正交实验设计原则，讨论了有机单体、交联剂和引发剂的用量对浆料的固化时间、坯体强度和密度的影响，确定最佳加入量(质量分数)分别为4％，1．5％和0．02％．在1340℃下烧结得到的BaTiO3陶瓷的晶粒尺寸均匀，气孔较少，致密度高，具有良好的PTC特性。     

凝胶注模成型制备医用多孔钛植入材料及其性能

应用一种新的近净成型技术——凝胶注模成型技术，成功制备大尺寸、复杂形状医用多孔钛人造骨替代材料，并研究了凝胶注模成型工艺参数对浆料流动特性、坯体强度及烧结体孔隙、力学性能的影响。研究结果表明：预混液中有机单体的浓度、单体／交联剂比例以及固相含量是决定钛粉浆料表观粘度、Gelcasting坯体强度的重要参数；对于医用多孔钛植入材料的凝胶注模成型工艺，适合的顸混液单体浓度为30％（质量分数），单体，交联剂比例为120：1，浆料固相含量为34％（体积分数）；1100℃保温1．5h是凝胶注模成型多孔钛较为适合的烧结工艺路线；所制得孔隙度46．5％、开孔隙度40．7％多孔钛的抗压强度158．6MPa、弹性模量8．5GPa，与自然骨基本匹配，适合作为人造骨替代材料。     

纳米Y-TZP凝胶注模成型的研究

对纳米Y－TZP的浆料进行了凝胶注模成型．有机单体丙烯酸胺和交联剂N,N-亚甲基双丙烯酸胺的加入,不但起到使浆料凝胶的作用,还可以大大降低浆料粘度,改善浆料的流变性．有机单体、交联剂、引发剂均有其合适的用量范围．与干压法、等静压法相比,用凝胶注模法成型的素坯密度高、显微结构均匀、烧结体的断裂韧性也较等静压法高．     

直接凝固注模成型氮化硅陶瓷

直接凝固注模成型是一种新颖的原位凝固成型工艺,特别适合于复杂形状陶瓷部件的成型．通过粉体的表面改性、浆料ｐＨ值的调节以及引入高效分散剂等途径制备出了低粘度高固含量的氮化硅浆料,通过直接凝固注模成型可以获得适当的素坯密度和强度．坯体气孔分布均匀,为较窄的单峰分布,断口光滑平整,坯体各部位密度具有很好的均匀性．在相对较低的烧结温度下（１７５０℃）,成型坯体经过无压烧结可达到理论密度的９８％,基本实现致密化．烧结体结构均匀,晶粒均匀生长,发育良好．经１８００℃烧结２ｈ后,抗折强度达７５８．４ ＭＰａ,断裂韧性为６．３ＭＰａ·ｍ^１／２．     

喷雾干燥法金刚石-陶瓷结合剂复合烧结体的制备及表征

以金刚石和无机溶胶为原料,采用喷雾干燥法制备金刚石-陶瓷结合剂复合粉体,将粉体压制、烧结,获得金刚石-陶瓷结合剂烧结体。采用扫描电镜和激光粒度分析仪对复合粉体的形貌和粒径分布进行表征,借助综合热分析仪选取复合体的烧结温度,利用抗折试验机、扫描电镜和X射线衍射分别对喷雾干燥法和熔融法所制烧结试样的抗弯强度、断面形貌及物相进行分析。结果表明:经喷雾干燥的复合粉体为球形,易于成型,且复合粉体尺寸分布范围较宽,利于提高坯体致密度;选取金刚石-陶瓷结合剂复合体的烧结温度为820℃,在此温度下结合剂可实现对金刚石的黏结和包裹;烧结后,随陶瓷结合剂含量增加,两种工艺所制试样的抗弯强度均有提高,气孔率都相应降低;当结合剂含量为32%(质量分数)时,喷雾干燥法所制烧结试样的微观结构均匀,易析晶,抗弯强度和气孔率分别为99.46MPa和38.55%;熔融法所制试样的抗弯强度和气孔率分别为72.42MPa和39.89%。     

钢渣细度和掺量对钢渣复合水泥力学性能的影响

为找出在钢渣复合水泥中钢渣的最佳细度和最佳掺量,从钢渣的粉磨时间、掺量、不同助磨剂的作用和水泥配比等方面研究钢渣细度及掺量对复合水泥力学性能的影响,分析各个影响因素的作用。结果表明,随着磨细钢渣粒度的减小,钢渣复合水泥的抗折、抗压强度会有不同程度的提高;磨细钢渣的掺量为10%和20%时,钢渣复合水泥的力学性能较好,抗折、抗压强度甚至超过纯水泥;当掺量为30%和40%时,复合水泥力学强度下降幅度较大,3 d抗折强度不符合国家标准规定。     

环氧树脂改性自发凝固成型制备YAG透明陶瓷

YAG透明陶瓷具有良好的光学和力学性能, 广泛应用于激光增益介质与光学窗口等领域, 制备大尺寸/复杂形状YAG透明陶瓷是目前研究的热点与难点。作为一种新型胶态成型技术, 自发凝固成型在制备大尺寸陶瓷方面已显示出一定优势, 然而该体系存在浆料固化速率慢、素坯强度低等问题。本工作以水溶性环氧树脂乙二醇二缩水甘油醚(EGDGE)对自发凝固成型体系进行改性, 采用高温固相合成法制备了不同EGDGE含量的YAG透明陶瓷, 研究EGDGE对浆料流变性、凝胶强度、素坯孔隙率和烧结后陶瓷微结构与光学性能的影响。结果表明: 添加EGDGE有效增强了浆料的凝胶固化能力, 解决了YAG素坯干燥变形和开裂等问题。当EGDGE添加量为质量分数0.8%时, 在1700 ℃下真空烧结6 h并在1650 ℃下180 MPa热等静压烧结3 h, 成功制备了90 mm×30 mm×4.5 mm的YAG透明陶瓷, 它在1064 nm处直线透过率为80.8%。这为大尺寸/复杂形状YAG透明陶瓷的制备提供了新途径。     

网眼陶瓷凝胶成型工艺条件研究

以α-Al₂O₃为主原料制备凝胶注模浆料, 采用浸渍工艺制备了均匀性好、强度高的网眼陶瓷材料. 研究了固相含量、分散剂与pH值等对Al₂O₃浆料流变特性的影响. 实验表明: 在pH=9、分散剂添加量为0.5wt%及固相体积分数为57%时, 可以获得良好流动性(粘度为140mPa·s)的浆料; 研究了聚氨酯泡沫塑料载体表面改性对浆料吸附力的作用, 采用氩等离子体处理并在丙烯酸溶液中接枝反应使聚氨酯泡沫塑料有效吸附浆料量从0.42g/cm³提高到0.71g/cm³. 制备出气孔率为86%、体积密度为0.52g/cm³、耐压强度为3.60MPa和均匀无盲孔的Al₂O₃泡沫陶瓷材料.     

粒径及成型压力对α氧化铝粉体烧结行为的影响

以D50为0.171μm和0.432μm的α氧化铝粉为原料,采用不同的成型压力制得生坯,并在1450℃进行烧结,研究了粉体粒径和成型压力对α氧化铝粉体烧结行为的影响.D50为0.432μm的粉体,烧结活性较差,成型压力从100 MPa提升到300 MPa,生坯相对密度从54.1%增加到56.6%,烧结体相对密度从93.2%增加到94.9%.D50为0.171μm的粉体,烧结活性较好,成型压力从100 MPa提升到300 MPa,生坯相对密度从51.3%增加到53.8%,但烧结体密度始终在98.6%~98.8%之间,并未产生大的变化.结果表明,提升成型压力对Al2O3粉体烧结行为影响有限,减小粉体粒径、提高粉体烧结活性,才是提高Al2O3陶瓷密度、降低烧结温度的关键.     

低毒单体DMAA用于ZrO2/Al2O3坯体注凝成型

采用低毒的单体N, N-二甲基丙烯酰胺(DMAA)制备了氧化锆增韧氧化铝(ZrO₂/Al₂O₃)坯体。讨论了分散剂的用量、 ZrO₂/Al₂O₃浆料的pH值、 粉体中ZrO₂含量、 粉体所占浆料的固相体积分数、 球磨时间、 预混液中DMAA的浓度(质量分数)对ZrO₂/Al₂O₃浆料黏度的影响。并研究了注凝成型ZrO₂/Al₂O₃坯体的性能和显微结构。结果表明, 当浆料pH值为9, 分散剂的添加量为ZrO₂/Al₂O₃粉体质量的0.6%, 球磨时间为6 h, ZrO₂/Al₂O₃浆料具有最小的黏度。固相体积分数的提高和DMAA加入量的增大都会提高ZrO₂/Al₂O₃浆料的黏度, ZrO₂的加入会降低浆料的黏度。用DMAA制备得到的ZrO₂/Al₂O₃坯体结构均匀, 抗弯强度达到25 MPa。      

真空吸浆法制备C/SiC复合材料及力学性能研究

以碳毡为预制体,将SiC粉末、酚醛树脂等搅拌成混合浆液,采用真空吸浆法制备C/SiC复合材料,测定其密度、孔隙率和力学强度,利用扫描电镜(SEM)研究其断裂面的微观结构并分析失效机制。结果表明:真空吸浆两次后C/SiC复合材料的致密性、力学强度随着浆料中SiC含量的增加均呈先增加后减小的变化趋势,其裂纹扩展过程包括纤维/基体脱粘、纤维桥连、纤维摩阻、裂纹偏转、纤维拔出等几种增韧增强机制。综合比较,当浆料中SiC含量为25%(质量分数)时,其致密性和力学性能最好,密度为1.31g/cm3,孔隙率为15.10%,抗弯强度和抗压强度分别达84.04MPa和74.22MPa,材料具有较好的韧性。     

影响喷雾造粒Al2O3/nano-TiO2复合陶瓷粉体流动特性的流变学因素研究

本文研究了分散剂、粘结剂及固相含量等流变学因素对喷雾造粒粉体流动性的影响.结果表明,Al2O3/3wt.%nano-TiO2浆料具有剪切变稀的特性,有利于复合陶瓷粉体的喷雾造粒.当固相含量为浆料总质量的60%,分散剂和粘结剂分别为固相质量的0.3%和1.0%时,浆料具有合适的粘度和最佳的分散稳定性,喷雾造粒所得到的粉体形状为球形或近球形,具有较高的松装密度和良好的流动性,满足用于热喷涂的需要.     

多孔不锈钢材料的制备及孔隙控制

利用凝胶注模工艺结合微波烧结的方法制备孔隙可控的多孔不锈钢,实验研究了凝胶注模参数、微波烧结参数、粉末形状和粉末粒径等因素对孔隙结构的影响.研究表明:体积固相含量达56%,明胶和海藻酸钠含量分别为1%和0.8%,混合液p H值为7时,浆料流动性好,干燥后的坯体强度较高;烧结温度达1 200℃,保温时间为30 min,孔隙形貌较好;原料的粉末形状因子越大,粒径越小,则多孔不锈钢的孔径和孔隙率越小,分布越均匀;采用粒径35~60μm,形状因子0.85~1.0的粉末,制备出的多孔不锈钢孔隙率为20%~35%、孔径为10~30μm,接近现有透气模具钢水平.通过选取不同粉末形状因子和粒径的粉末,以及合理的凝胶注模和微波烧结工艺参数,可以准确控制多孔不锈钢材料的孔隙率与平均孔径.     

氧化铝陶瓷凝胶注模成型工艺的研究

探讨了陶瓷凝胶注模成型的机理和特点,研究了固相体积含量、pH值、分散剂等对制备低粘度、高固相体积含量的氧化铝陶瓷悬浮液的影响.实验结果表明,固相体积分数为55%,浆料的粘度可以满足注模的需要时坯体抗弯强度可达30MPa.控制pH值为9左右,加入8%(质量分数)的PMAA-NH4分散剂,可制得粘度低、流动性好适宜于复杂形状制品注模的陶瓷浆料.