工艺参数对Mo/Cu粉末凝胶注模成形的影响

本文采用甲基丙烯酸羟乙酯（HEMA）-1,6-己二醇二丙烯酸酯非水基凝胶注模体系制备了浓Mo/Cu粉末浆料。研究了分散剂用量、单体含量和固相体积分数对浆料流变行为的影响。并研究了单体含量、单体/交联剂比例、引发剂用量、温度等工艺参数对固化行为和坯体抗弯强度的影响。结果表明,固相体积分数对浆料就变行为的影响最大,其次是引发剂用量和单体含量。随着单体含量的增加和单体/交联剂比例的减小,坯体抗弯强度增加;引发剂用量对坯体抗弯强度的影响较小。根据上述结果,Mo/Cu粉末非水基凝胶注模的合理工艺参数如下：HEMA含量为25 vol.% ~ 30 vol.%, 单体/交联剂比例为10：1 ～ 15：1,引发剂用量为1.5 vol.% ~ 2.5 vol.%,固化温度在60℃与80℃之间。     

多孔FeAl非水基凝胶注模成形的可控固化

以铁粉及铝粉为原料,借助旋转粘度计研究了其非水基凝胶体系浆料的固化行为,以获得高质量的坯体。结果表明：引发剂用量、单体体积分数的增加以及固化反应温度的升高会使诱导期与反应期缩短;催化剂用量增加可以显著缩短诱导期时长,但对反应期的影响较小;与此相反,减小单体与交联剂体积比可以缩短反应期,但不改变诱导期的长短。结合浆料稳定性数据,通过调控引发剂及催化剂用量、固化反应温度、单体浓度和单体与交联剂体积比等影响因素,可以控制诱导时间在71~748 s、固化时间在154~714 s之间,从而实现不同尺寸要求和复杂程度产品的可控注模及固化。通过凝胶注模制备的多孔FeAl材料及制品孔隙结构均匀、开孔隙率为57.6 %、孔径小于10 μm、抗压强度可达40.7 MPa,满足烟气分离的需要。     

凝胶注模工艺参数对多孔铝铜合金品质的影响（英文）

通过凝胶注模工艺制备多孔铝铜合金。研究凝胶注模工艺参数如单体含量、交联剂与单体的比例、分散剂和引发体系4个因素对坯体高度、固化时间和坯体品质3个指标的影响。其中分散剂对坯体高度,单体对坯体质量的影响最大。通过分析得出最佳工艺为:单体体积分数10%、交联剂体积分数2%、引发剂体积分数0.2%、分散剂质量1.2 g,在此条件下坯体呈现最好的品质。同时探讨工艺参数消除裂纹和形成孔结构的机理。利用压汞法得出孔直径在10~10000 nm范围内,开孔气孔率达到38.78%。     

90W-Ni-Fe合金的水基体系凝胶注模成型制备及性能

以工业级钨粉、镍粉和铁粉为原料,采用凝胶注模成型技术制备90W-Ni-Fe合金。研究了分散剂含量和固相体积分数对金属浆料黏度的影响,并对素坯的抗弯强度以及脱脂、烧结进行了分析。结果表明,90W-Ni-Fe金属浆料的黏度随着分散剂添加量的增加先降低后升高,随着固相体积分数的增加而增高。坯体抗弯强度随着单体交联剂比例的增大呈现出先升高后降低的趋势,固相体积分数为45%时坯体的抗弯强度最高。素坯脱脂后在1 445℃烧结1.5 h,获得了密度为16.93 g/cm~3的烧结体,其致密度高达98.72%。     

凝胶注模多孔NiTi合金的固化工艺及动力学研究

以氢化脱氢钛粉和雾化镍粉为原始粉末,单体甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)和交联剂1,6-己二醇二丙烯酸酯(HDDA)组成凝胶体系,采用凝胶注模法制备多孔NiTi合金。研究了引发剂(过氧化苯甲酸叔丁酯,TBPB)、催化剂(N,N-二甲基苯胺,DMA)、固化温度及固相体积分数对固化过程的影响。结果表明：随着引发剂及催化剂加入量的增加,固化时间降低,最佳的催化剂用量(质量分数)为1.5%,引发剂用量(质量分数)为2%;固化反应随着固化温度及固相体积分数的增加而加快;根据DSC测试结果,计算得到HEMA-HDDA-TBPB-DMA凝胶体系的固化反应表观活化能为60.15 kJ·mol^-1,反应级数为0.91。在最佳固化工艺条件下,利用固相体积分数为45%的NiTi浆料制备了孔隙率为43.87%、抗压强度为104 MPa,且具有三维连通双级孔隙结构的多孔NiTi合金。     

ZnO温度响应凝胶注模成型的流变性能和干燥机制（英文）

为解决坯体干燥问题,将含大单体支链的温度响应凝胶体系应用于ZnO的凝胶注模成型,研究大单体支链PIPAAm的加入量与支链长度、总有机物含量和固相体积分数对悬浮液流变性能的影响,并分析坯体的干燥机理。研究表明:添加该凝胶体系的ZnO悬浮液仍表现为剪切变稀流变行为,但其黏度随着PIPAAm支链的加入量与相对分子质量以及总有机物含量的增加而升高。大单体支链的引入抑制甚至消除ZnO温度响应凝胶注模坯体表面"密实层"的形成,加快坯体干燥,促进坯体收缩。     

凝胶注模技术制备高密度ITO靶材的研究

为了研究ITO粉体凝胶注模技术制备高密度靶材的合理工艺,采用正交试验法,研究了固相含量、分散剂含量、pH值对浆料黏度的影响。结果表明,固相含量和分散剂的质量分数分别为80%和0.08%,pH值为10时,可制备出低黏度的适合浇注的浆料。同时,在制备低黏度、高固相含量(80%)ITO浓悬浮体过程中,研究了单体、交联剂、引发剂含量对凝胶化效果的影响。结果表明,单体、交联剂、引发剂分别为浆料质量的2%、0.05%、0.04%时,可制备出高质量坯体。坯体经70℃干燥、600℃排胶,最后于1570℃烧结后得到密度高达7.12g·cm-3、晶粒尺寸均匀的ITO靶材。     

水基凝胶注Ti-6Al-4V合金坯体

将凝胶注模工艺应用于金属Ti6Al4V合金粉末的成形,研究了高固相含量的Ti6Al4V合金粉末的料浆的制备,比较了金属浆料与陶瓷浆料的不同。结果表明粉末的颗粒形状是影响浆料固相含量的重要因素,浆料的固相含量随分散剂的增加而增加。最后制备出了固相含量为54%(体积分数,下同)的钛合金粉末浆料和形状复杂的坯体。坯体的抗弯强度随气雾化(GA)Ti6Al4V含量增加先增大后减小,随着坯体的固相含量增大而减小。当GA-Ti6Al4V含量为80%,固相含量为50%时生坯抗弯强度最大,为18.5 MPa。     

工艺因素对纳米四方多晶氧化锆浆料固化的影响

水基凝胶流延成型工艺是1种薄片式材料制备新技术，主要是利用陶瓷浆料中有机单体聚合反应形成三维空间的网络结构，将陶瓷颗粒填充于网络骨架中形成具有较高强度的结构均匀的陶瓷坯体。主要研究四方多晶氧化锆薄膜制备过程中，有机单体溶液浓度和pH值对纳米四方多晶氧化锆浆料固化反应的影响。结果表明：随浆料中有机单体浓度的增加，浆料聚合反应速率显著提高，为保证合适的固化时间，有机单体浓度可控制存10％～40％(质量分数)范围内；浆料的PH值对聚合反应速率有显著的影响，随PH值的增大，聚合反应速率降低，合适的pH值范围为9～10；在高于35℃温度范围内，聚合反应速率变化显著，适当的成型温度范围为35℃～45℃；引发剂和催化剂用量增加，反应速率大大提高，为获得较好的成型性能，浆料的引发剂用量应控制在0．15％～0.30％(体积分数，下同)的范围内，催化剂用量在0．20％左右为宜。     

ZnO温度响应凝胶注模成型的流变性能和干燥机制

为解决坯体干燥问题，将含大单体支链的温度响应凝胶体系应用于ZnO的凝胶注模成型，研究大单体支链PIPAAm的加入量与支链长度、总有机物含量和固相体积分数对悬浮液流变性能的影响，并分析坯体的干燥机理。研究表明：添加该凝胶体系的 ZnO 悬浮液仍表现为剪切变稀流变行为，但其黏度随着 PIPAAm 支链的加入量与相对分子质量以及总有机物含量的增加而升高。大单体支链的引入抑制甚至消除ZnO温度响应凝胶注模坯体表面“密实层”的形成，加快坯体干燥，促进坯体收缩。     

原位形成纳米包覆微复合结构制备莫来石陶瓷

采用硅溶胶分散氧化铝浆料免脱气注凝成型工艺,利用硅溶胶凝胶化在氧化铝颗粒表面原位形成纳米SiO2包覆Al2O3微复合结构,实现莫来石陶瓷的瞬态粘滞烧结,研究了固相体积分数及加入NH4Cl促进浆料凝胶化对浆料流变行为及其凝胶化时间的影响.结果表明,固相体积分数为50.0%,浆料中NH4Cl浓度为0.08 mol/L时,浆料呈明显触变性,浆料凝胶化时间为18 min,成型坯体表面和断面致密无可见气孔,烧结过程中坯体致密化进程主要发生在完全莫来石化前,在1650℃保温2 h,烧结体相对密度达95.0%.     

大尺寸轻型碳化硅质反射镜素坯的凝胶注模成型

利用凝胶注模成型工艺制各了大尺寸轻型碳化硅(SiC)质反射镜素坯.讨论了SiC的颗粒级配、固相含量对浆料性能的影响以及催化剂、引发剂、浆料温度对凝胶时间的影响.结果表明:最佳分散条件下固相含量为65%的SiC水基浆料具备良好的流动性,适于进行凝胶注模成型;引发剂加入量为20 mmol/L浆料,与催化剂的摩尔比为5:1,浆料温度降到15℃时,凝胶时间能够满足注模及成型所需.最终测试了反应烧结后SiC陶瓷的性能.     

Ti及Ti-6Al-4V的水基凝胶注模成形研究

将凝胶注模工艺应用于金属Ti及Ti-6Al-4v合金粉末的坯体成形，研究了高固相含量的Ti粉和Ti-6Al-4V合金粉末的料浆的制备。结果表明，用凝胶注模工艺制备出了固相含量为54φ%的钛合金粉末料浆和形状复杂的坯体；粉末的颗粒形状是影响料浆固相含量的重要因素，球形粉末配制成的浆料固相含量最高，近球形次之，片状最低；分散剂柠檬酸铵也可以显著提高浆料的固相含量。     

锶铁氧体胶态振动注模成形技术研究

通过絮凝、振动脱水工艺处理,获得固相体积分数达50%的锶铁氧体浆料,实现了高质量锶铁氧体坯体的胶态振动注模成形.分析了工艺条件对成形过程及样品质量的影响.实验表明:胶态注模成形比凝胶注模成形需要加入更多的单体与交联剂才能得到坯体强度相当的坯体;烧成后的锶铁氧体的剩余磁感应强度为420 mT,矫顽力H_(cb)为270 kA/m,最大磁能积(BH)_(max)为34 kJ/m~3.     

水溶性环氧树脂的锆钛酸铅压电陶瓷凝胶注模成型

分别以聚丙烯酸铵(NH4PAA)和海因环氧树脂为分散剂和凝胶剂,制备锆钛酸铅陶瓷浆料,研究分散剂及固相含量对浆料流变性能、生坯和烧结样品物理性能的影响。结果表明:当分散剂含量(质量分数)为0.6%时,浆料黏度最低;当固相含量(体积分数)高达57.5%时,浆料仍保持良好的流动性;当固相含量为55%时,陶瓷生坯和烧结坯的强度均达到最大值,分别为34.1和77.8 MPa;与传统模压成型工艺对比表明,采用凝胶注模成型工艺制备的样品具有更优异的物理和压电性能。     

凝胶注模法制备SiCp/Al复合材料基础工艺研究

提出用凝胶注模法制备超细碳化硅颗粒增强铝基复合材料新工艺,并对其基础工艺:Al-SiC复合浆料的沉降现象和凝胶固化时间进行了研究.结果表明,当pH值为9,分散剂PVP加入量质量分数为2％,可制备出固相体积分数为50％、分散均匀的复合浆料;随成型温度的升高,复合浆料的固化时间逐渐缩短;随着引发剂尤其是催化剂加入量的增加,复合浆料的固化时间明显缩短.     

多层片式PTCR热敏陶瓷注凝成型工艺

研究了用注凝成型工艺制备片式PTCR热敏陶瓷.采用PMAA-NH4为分散剂,丙三醇为增塑剂,并加入适量的有机单体AM制备了高固相含量、低粘度的BaTiO3半导瓷浆料,研究了浆料粘度及坯体的性能与浆料固相体积分数、有机单体含量及增塑剂含量之间的关系.研究表明:浆料固相体积分数对坯体的干燥及烧结行为有较大影响,当浆料固相体积分数在45%以上时,可有效避免制品干燥和烧结过程中收缩过大而产生的变形开裂缺陷;当有机单体的质量分数为2%～4%,丙三醇的体积分数为3%～6%时,可获得有一定强度和柔韧性的生坯;研究了注凝成型PTCR陶瓷的微观结构及陶瓷元件的PTCR性能,成功地制备了层数为5、室温电阻为0.8Ω、电阻温度系数为13.40%/℃、升阻比大于105的多层片式PTCR元件.     

凝胶注模成型工艺制备SiCw/Al2O3陶瓷复合材料的性能研究

对SiC2/Al2O3陶瓷的低粘度、高固相体积分数浓悬浮体的制备以及凝胶注模成型后坯体的性能和显微结构进行了研究,着重分析了长径比不同的2种SiC晶须及其添加量对坯体性能的影响.结果表明,坯体的相对密度、抗弯强度与SiC晶须的长径比和添加量有关,浆料的粘度随着晶须长径比和添加量的增大而增加.坯体的抗弯强度随着晶须添加量的增加呈现一种先上升后下降的趋势.凝胶注模成型后坯体结构均匀、致密,相对密度为60%,抗弯曲强度达38.5 MPa.通过显微结构观察,裂纹偏转、晶须拔出和晶须桥连是晶须增强的主要机制.     

单官能团单体对光固化成型用树脂基氧化铝浆料流变性和光敏性能的影响

从分子结构和官能团的角度研究了单官能团单体对光敏树脂基氧化铝浆料流变性能和光固化性能的影响。以双官能团单体1,6-己二醇二丙烯酸酯（HDDA）和三官能团单体三羟甲基丙烷三丙烯酸酯（TMPTA）为原料,按照HDDA:X:TMPTA=6:3:1的体积比加入单官能团单体X,通过室温磁力搅拌制备出光敏树脂,研究了单官能团单体X和树脂的流变性能。采用机械球磨法制备了30%~50%（体积分数）固相含量的光敏树脂基氧化铝浆料,实现了基于立体光刻（SL）技术的3D打印并制备出了氧化铝坯体。本研究确定了3种具有亲水性和高光固化活性的单官能团单体,即丙烯酰吗啉（ACMO）、丙烯酸2-苯氧乙酯（2-PHEA）和丙烯酸羟乙酯（HEA）,优化了光敏树脂,使其具有高活性和高固化精度,可用于制备流变性和光固化性能优异的氧化铝浆料。     

PVA-AM体系凝胶流延成型研究

研究了一种新的凝胶体系聚乙烯醇和丙烯酰胺（PVA-AM）的凝胶流延成型。由于空气中的氧阻止了单体的聚合，不能形成胶体，传统丙烯酰胺体系的凝胶注模成型制备的陶瓷坯体的表层出现裂纹甚至脱落。为了避免这个问题，通常都是选择氮气保护下浇注成型，这个过程繁琐且成本较高。通过使用本研究的凝胶体系，在原有体系的基础上添加适量的新组分聚乙烯醇，在自然环境下就可以获得表面完好的陶瓷坯体。研究了氧化铝粉在含有PVA水溶液中的分散情况，PVA-AM体系浆料的流变行为以及固化情况；同时对坯体的性能和显微结构进行了观察。这种新的体系尤其适用于制备陶瓷薄片或陶瓷薄膜，在利用凝胶流延工艺制备固体氧化物燃料电池电解质中有较好的应用。