固相含量对淀粉原位凝固成型氧化铝陶瓷工艺中浆料流变性能及坯体性能的影响

探讨了固相含量对淀粉-Al2O3悬浮浆料的流变特性、固化行为、成型坯体显微结构和性能的影响。通过酯化淀粉原位凝固成型工艺可成型出结构完好、致密度较高的陶瓷坯体。研究表明浆料表观黏度随固相含量的增加而增加,但即使是固相体积分数为58%的高浓悬浮浆料,表观黏度仍小于1mPa·s,易于注模;随固相含量的增加,坯体的线收缩率和干燥强度下降,而坯体的相对密度不断增加;固相含量对坯体的微观结构和气孔分布也有显著影响。     

氧化铝陶瓷原位注凝成形技术的研究

本文以研究氧化铝陶瓷的水基注凝成形工艺为目的,详细研究了单体含量、固相含量、浆料陈腐时间对浆料粘度、生坯弯曲强度的影响,以及聚乙二醇对抑制坯体表面起皮的作用。结果表明：坯体的弯曲强度与单体含量成正比;控制氧化铝质量分数在70%可满足制备高固相分数、低粘度浆料的要求;浆料陈腐15h左右对降低浆料粘度、提高坯体强度有明显的效果;浆料中引入2.5wt%的PEG,坯体表面的起皮现象得到有效抑制,但坯体弯曲强度有所降低。     

水解反应诱导凝固成型制备莫来石陶瓷坯体

根据pH值对硅溶胶分散氧化铝浆料稳定性的影响及机理,用一种免脱气水解反应诱导原位凝固成型技术制备了莫来石陶瓷坯体.在pH值为2.0左右,制备得到A12O3固相体积分数为55%、粘度小于1.0 Pa·s符合莫来石化学计量组成的硅溶胶分散氧化铝浆料,利用尿素的自水解反应,将浆料的pH值从2.0调节到5.0,实现浆料的原位凝固成型,浆料无须脱气处理,可成型得到抗折强度为5.H MPa、显微结构致密均匀的莫来石素坯.     

直接凝固注模成型Si_3N_4及SiC陶瓷──基本原理及工艺过程

直接凝固注模成型（ｄｉｒｅｃｔｃｏａｇｕｌａｔｉｏｎｃａｓｔｉｎｇ，ＤＣＣ）是一种崭新的（准）净尺寸陶瓷成型方法。本文报道了采用此法成型Ｓｉ_３Ｎ_４及ＳｉＣ陶瓷的基本原理和工艺过程。ＤＣＣ成型工艺过程为把高固相含量低粘度的陶瓷浆料浇注到无孔模具中，事先加入到浆料中的生物酶及化学物质通过改变浆料的ｐＨ或电解质浓度来改变浆料的胶体化学行为，从而使浆料原位凝固，得到有足够脱模强度的陶瓷坯体。ＤＣＣ成型的特点为坯体密度高（理论密度的５５％～７０％），坯体均匀，不用或只需少量的有机添加剂（少于１％），可成型大尺寸、复杂形状、高可靠性的陶瓷部件。     

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。     

基因及凝固注模成型Si3N4及SiC陶瓷：基本原理及工艺过程

直接凝固注模成型（ｄｉｒｅｃｔ ｃｏａｇｕｌａｔｉｏｎ ｃａｓｔｉｎｇ，ＤＣＣ）是一种崭新的（准）净尺寸陶瓷成型方法。本文了采用此法成ｉ３Ｎ４及ＳｉＣ陶瓷的基本原理和工艺过程，ＤＣＣ成型工艺过程为把高固相含量低粘度的陶瓷浆料浇注到无孔模具中，事先加入到浆料中的生物酶及化学物质通过改变浆料的ＰＨ或电解质浓度醚改变浆料的胶体化学行为，从而使浆料原位凝固，得到有足够脱模强陶瓷坯体。ＤＣＣ成型的特点为坯体     

酯化淀粉原位凝固成型Al2O3陶瓷的研究

研究了以淀粉作凝胶剂原位凝固成型Al2O3陶瓷的新方法.当淀粉大分子在水溶液中加热到一定温度时,淀粉颗粒吸水溶胀,陶瓷浆料脱水并固化成坚硬的坯体;而且溶胀后的淀粉可作为粘结剂,有助于坯体固化并增加其强度.详细探讨了酯化淀粉添加量不同时,对陶瓷浆料流变特性的影响,以及对成型出素坯的线收缩、相对密度、干坯强度以及显微结构的影响.     

凝胶注模固化应力的研究

凝胶注模成型工艺作为一种原位凝固成型技术,可有效提高材料的可靠性,降低复杂形状陶瓷部件的制造成本;但在凝胶注模成型过程中,由于坯体内部易产生应力,在后续的干燥和排胶过程中极容易造成坯体开裂。为定量分析固化应力对坯体开裂的影响,利用自制的应力感应器对浆料在成型过程中产生的内应力大小进行了检测,研究了催化剂、引发剂、有机物浓度、有机单体与交联剂的比例、固相体积分数等对浆料固化内应力的产生以及排胶后坯体开裂的影响。结果表明:浆料在固化过程中会产生内应力,浆料中引发剂和单体含量的增加使得内应力增大;单体与交联剂质量比减小造成浆料的最高温度点升高,浆料固化过程中产生的应力增加,使得坯体排胶开裂现象更为严重。     

A study on Internal Stress of Slurry Solidification During Gelcasting

凝胶注模成型工艺作为一种原位凝固成型技术,可有效提高材料的可靠性,降低复杂形状陶瓷部件的制造成本;但在凝胶注模成型过程中,由于坯体内部易产生应力,在后续的干燥和排胶过程中极容易造成坯体开裂。为定量分析固化应力对坯体开裂的影响,利用自制的应力感应器对浆料在成型过程中产生的内应力大小进行了检测,研究了催化剂、引发剂、有机物浓度、有机单体与交联剂的比例、固相体积分数等对浆料固化内应力的产生以及排胶后坯体开裂的影响。结果表明：浆料在固化过程中会产生内应力,浆料中引发剂和单体含量的增加使得内应力增大;单体与交联剂质量比减小造成浆料的最高温度点升高,浆料固化过程中产生的应力增加,使得坯体排胶开裂现象更为严重。     

高分子多糖凝胶在高性能陶瓷原位凝固成型中的应用

简要介绍了高性能陶瓷原位凝固成型技术的发展,重点介绍了琼脂糖、明胶、果胶和淀粉等高分子多糖的凝胶特性以及这些多糖凝胶应用于高性能陶瓷原位凝固成型时,对悬浮浆料的流变性能和成型坯体性能的影响.     

陶瓷成型新方法及其应用的研究

介绍和讨论了作为一种借助酶催化化学反应实现原位凝固的崭新近净尺寸陶瓷成型概念的直接凝固注浆成型方法与技术，以及通过与陶瓷粉料混合形成浓悬浮胶体的有机单体在加人偶联剂、催化剂和引发剂后的聚合反应促成原位聚合凝固的注疑成型方法与技术。利用这两种成型技术可以获得均匀、无密度梯度的近净尺寸坯体和致密陶瓷制品。这里也简单介绍和讨论了喷墨打印成型技术。它是一种利用计算机控制实现多层打印、逐层叠加制出三维陶瓷坯体的计算机辅助制造(CAM)陶瓷的成型新技术。     

新型高性能陶瓷成型法的研究

探讨了一种新的非化学反应直接凝聚固化成型方法。利用高分子电解质分散剂可以制备固体含量高、流动性良好的陶瓷泥浆。这种泥浆注入非多孔性模具后 ,无需生物酶催化反应 ,只需将温度升至70～80℃ ,泥浆便由分散状态转为凝聚状态 ,泥浆即达到固化成型。这种方法具有工艺简单、容易控制的特点 ,并且可以获得高致密、高均匀性的陶瓷成型体。通过对氧化铝 -高分子电解质 -水系统的吸附及流动特性进行的系统的研究 ,提出了覆盖率理论 ,解释了用经典的DLVO理论难以解释的胶体稳定性与温度敏感特性之间的关系     

水基明胶-氧化铝浆料的流变及注凝特性

研究了以氧化铝为原料,以明胶为胶凝剂的注模成型工艺中固含量、分散剂、pH值等对浆料流变特性及素坯性能的影响。结果表明,明胶具有良好的胶凝效果,成功制备出了固相含量高达56vol%,体积密度为2.2g/cm3,抗弯强度达到7.64MPa,内部均匀的陶瓷素坯。     

Alumina gelcasting by using HEMA system

A low-toxicity gel system based on the polymerization of low-toxicity 2-hydroxyethyl methacrylate (HEMA) was successfully developed. In order to obtain high solid loading ceramic slurry with low viscosities, a polyelectrolyte dispersant was selected. The results based on alumina suggested that the polyelectrolyte dispersant was more effective for the new HEMA system than tri-ammonium citrate (TAC), which was widely used for dispersing alumina powders. The green alumina bodies derived through the HEMA exhibited a mechanical strength as high as 18 MPa. SEM photos revealed that the green body also had a high homogeneity. Dense complex-shaped ceramic parts were produced through the new gelcasting system.     

基于冻结浆料的分层实体制造法加工陶瓷坯体

提出了一种新型陶瓷增材制造方法,浆料由陶瓷粉末、有机粘结剂和去离子水构成,单层生坯的加工过程包括:铺料、冷冻和激光扫描,层层累积成型后,将冻结状态坯体置于冷冻干燥机中干燥,得到陶瓷生坯;分析了激光加工参数和浆料固含量对于激光扫描过程的影响.结果表明:采用激光扫描图形轮廓的方式,避免了激光辐照对材料内部结构的破坏;通过与冷冻干燥技术的结合,充分保留了片层状的孔隙结构;随着激光能量密度的增大,激光扫描线的宽度和激光切割的深度增大;随着浆料固含量的增加,受陶瓷颗粒对激光能量产生散射作用的影响,激光的切割深度减小.     

新型陶瓷坯体增强剂的应用研究

主要研究了自制的以木质素为主要原料的陶瓷坯体增强剂的应用。考察了不同浓度、不同原料的增强剂对泥浆流动性,生坯强度,以及烧成后瓷砖黑心现象的影响。结果表明,自制木质素基的增强剂,引入到建筑陶瓷坯体配方中,不仅可以明显提高生坯强度,而且具有一定的解凝效果,对泥浆流动性影响不大。     

陶瓷凝胶再流动结合压滤制备高密度氧化铝素坯

高密度素坯是制备高性能陶瓷的基础,采用再流动结合压滤的方法制备高密度氧化铝素坯,研究了再流动结合压滤对素坯性能的影响。结果表明：脱水收缩1 d的再流动浆料具有更好的可压缩性,随着脱水收缩时间的延长,浆料的可压缩性降低;再流动结合压滤对高固含量浆料的物理力学性能提升效果更明显,与56.0%(体积分数)固含量的浆料直接压滤制备的素坯相比,通过再流动结合压滤制备的素坯相对密度从64.5%提高至65.7%,累积气孔率从0.149 mL/g降低至0.140 mL/g,素坯在1 550℃下烧结2 h的烧结收缩率从13.2%降低至12.6%,在1 500℃下烧结6 h制备的陶瓷抗弯强度从483 MPa提高至545 MPa。以上结果对大尺寸陶瓷部件制备具有重要意义。     

Hydrophobic coagulation of alumina slurries

This study reports a new wet forming method by hydrophobic modification of short-chain anionic dispersants. The influence of the content and type of hydrophobic chains on the rheology of alumina slurries, the drying shrinkage rates of wet bodies, the density and strength of the green bodies, and the density and microstructure of the resultant ceramics were intensively investigated. It is revealed that hydrophobic modification can endow short-chain dispersants with coagulation ability, when 0.3 wt% short-chain PIBM (a copolymer of isobutylene and maleic anhydride) was combined with 0.1 wt% TMAC (tetramethylammonium chloride), solid loading of the slurry was increased to 58 vol% and the slurry can coagulate to a wet green body in a short time. The resultant green body showed a uniform microstructure and was successfully sintered into translucent ceramics.