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。     

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。     

凝胶注模制备多孔Ni-Ti合金的研究

多孔Ni-Ti合金由于其优异的形状记忆性能而广泛应用于医用植入材料领域。本文以TiH2粉及雾化Ni粉为原料,采用凝胶注模成型技术,制备出Ni-Ti凝胶生坯,通过后续真空干燥、脱脂以及烧结工艺成功制备出性能优异的医用植入多孔Ni-Ti合金。运用XRD、SEM对多孔Ni-Ti合金进行了成分及微观结构表征,分析了不同烧结温度对于多孔Ni-Ti合金孔隙率、机械性能、组织成分及微观形貌的影响。结果表明,随着烧结温度的增加,孔隙率降低,抗压强度和杨氏模量增加。对固相体积分数为45vol. %的生坯在1050 ℃条件下高真空烧结保温2h,制备出孔隙率为42.65%,抗压强度为202.65 MPa,杨氏模量为17.14 GPa,主相为NiTi相的多孔Ni-Ti合金,基本满足人体骨性能需要。     

非水基凝胶注模成形高速钢粉末的研究

采用自主开发的非水基凝胶注模工艺,对高速钢粉末进行了凝胶注模的研究。所开发的非水基凝胶注模体系能够为金属粉末的成形开辟一种新型的方法。     

Sialon结合刚玉材料凝胶注模成型及其性能

研究了Sialon结合刚玉耐火材料浓悬浮体的流变性能和稳定性能.固相体积分数79%的悬浮体,在中等剪切速率时表现剪切变稀特征,剪切速率10～100 s-1范围表现出突出的"切稀"行为,符合凝胶注模成型的要求.计算了在剪切速率10～20s-1范围内的Bingham值为22960Pa,建立的流变模型为:σ=22960 391 γ.凝胶注模成型后的坯体具有3.11g/cm3的体积密度和14MPa的抗折强度.烧结材料的物相组成为刚玉和Sialon,六方柱状Sialon晶体发育完整,具有均匀一致的显微结构,性能达到了使用机械成型产品的性能,高温抗折强度提高3.8倍.     

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.     

金红石纺织陶瓷凝胶注模成型研究

制备了固相含量(70%～80%质量分数,下同)的金红石浆料,经凝胶注模成型、烧结,获得钛质纺织陶瓷零件,同时,测定了材料的性能,分析了其显微结构,讨论了金红石料浆的流变特点以及各种分散剂、固含量对金红石浆料的流变性及脱模情况的影响.结果证明:固相含量比pH值对浆料粘度的影响更大;合适的固相含量有利于坯体脱模;蜡模成型金红石坯体脱模性好.     

凝胶注模坯体的液体干燥

研究凝胶注模坯体的液体干燥,通过质量称量和尺寸测量等手段分析液体干燥剂类型与浓度和坯体固相体积分数与尺寸对坯体质量损失率和收缩率的影响规律。结果表明:在液体干燥过程中,水分在浓度梯度产生扩散的机制和表面张力差产生的置换机制的作用下被排出,同时,在高分子网络协同扩散机制作用下,坯体发生收缩。酮类液体干燥剂的干燥能力优于醇类的,并且在同种类液体干燥剂中,低分子量干燥剂的干燥能力优于高分子量干燥剂的。较合适的液体干燥剂为丙酮和乙醇。液体干燥剂浓度越高,坯体的质量损失率越大,但收缩率越小,因此液体干燥的剂浓度不能过高。坯体的固相体积分数越低、高径比越大,干燥效果越好。     

钛酸铝陶瓷的凝胶注模成型研究

利用琼脂凝胶大分子在水溶液中加热时溶解,冷却时凝固这一规律,研究了Al2TiO5陶瓷的凝胶注模成型工艺,探讨了琼脂含量和Al2TiO5的加入量对料浆流动性、制品的烧结、结构的影响规律.结果发现在固含量63%陶瓷料浆中引入约1.5%琼脂,成型干燥后不需要单独脱脂,即可获得表面光洁、结构均匀、致密、内部无明显缺陷的陶瓷部件.     

凝胶注模成型技术的研究与进展

对凝胶注模成型技术的研究与进展情况进行综述。阐述成型原理和工艺过程;总结凝胶体系,并根据凝胶体系的来源将其分为合成凝胶体系和天然凝胶体系两类;介绍该技术在粗颗粒粉体材料、复合材料、多孔材料、功能材料和粉末冶金等领域的应用研究情况;探讨凝胶注模成型技术存在的问题和研究发展方向。     

凝胶注模成型多孔氮化硅陶瓷

凝胶注模成型最初用来制备致密材料，本文则利用该方法来制备多孔氮化硅陶瓷。通过测试粉体的Zeta电位曲线以及加入分散剂（聚丙烯酸铵）时浆料的流变曲线，探讨了浆料的胶体特性和流变特性。分析了影响制品气孔率的几个因素。结果表明：粉体的等电点在pH为6附近，Zeta电位最大值在pH为10处。分散剂的加入使浆料的流体类型逐渐接近于牛顿流体。增加分散剂的含量和降低浆料的固含量可以提高制品的气孔率。     

凝胶注模工艺制备医用多孔Ti-Co合金的性能

采用凝胶注模工艺制备含8%和12%Co(质量分数,下同)的多孔Ti-Co合金,研究获得均匀悬浮稳定浆料的分散剂加入量。采用扫描电子显微镜、X射线衍射、压缩和三点弯曲试验分别对多孔Ti-Co合金的显微结构和力学性能进行了测试和分析。结果表明,加入1%分散剂可获得分散效果最佳的悬浮浆料,所制备多孔Ti-Co合金的孔隙率在50%左右,孔隙呈三维通孔结构。与多孔纯钛相比,添加Co元素明显提高了多孔Ti的力学性能,其中压缩强度在68～378MPa之间,抗弯曲强度在53.68～169.17MPa之间,弹性模量在7～21GPa之间。固相体积分数为33%,在1100℃下烧结的多孔Ti-8%Co合金由于与成人骨的力学相容性最好,适合作为医用植入材料。     

分散剂对刚玉质浇注料基质流变行为的影响

研究了三聚磷酸钠、聚乙二醇和分散氧化铝3种分散剂对刚玉细粉-铝酸钙水泥-硅微粉和刚玉细粉-α-Al_2O_3微粉-Al_2O_3/SiO_2凝胶粉组成的2种刚玉质浇注料基质浆体流变特性的影响.采用NXS-11A型旋转粘度计测定了2种浆体在不同剪切速率(D_s)下的剪切应力(τ),计算了相对应的粘度(η),根据料浆的τ-D_s和η-D_s曲线,确定了料浆的流变特性.研究结果表明:在刚玉细粉-铝酸钙水泥-硅微粉混合浆体中,三聚磷酸钠和聚乙二醇的分散效果较好,且合适的加入量分别为0.1%和0.05%～0.1%;在刚玉细粉-α-Al_2O_3微粉-Al_2O_3/SiO_2凝胶粉混合浆体中,ADW1的分散效果较好,且最佳加入量为0.25%左右.     

钨基合金系挤压喂料粘度与流变特性研究

为了获得有利于成形的粘结剂优化配方,对相同粉末装载量的4种粘结剂体系的93W-Ni-Fe 粉末増塑挤压成形喂料粘度和流变行为进行了研究。采用英国AR2000EX旋转流变仪对钨基合金系挤压料在不同温度、不同剪切速率下的粘度进行测算。结果表明：对于不同粘结剂组成的喂料A、B、C和D中,A的粘度较低,流动性能较好,喂料D流变性能最不稳定;根据剪切速率与粘度的关系曲线可测算出130 ℃时喂料A、B、C的剪切稀化指数分别为0.048,–0.869和–1.717;由温度与粘度的关系曲线可测算出剪切速率为11.07 s-1时,喂料A、B、C的粘流活化能分别为8.524、8.107和31.310 kJ·mol-1;经模拟计算可得在130 ℃和11.07 s-1速率下A、B、C 3种喂料的流动性指数分别为7.2×10-6,4.8×10-6, 1.1×10-6,A喂料的综合流变学性能最好。     

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。     

凝胶注模制备La0．8Sr0．2MnO3多孔阴极材料

采用凝胶注模技术原位合成造孔剂制备出开孔气孔率为20％～30％的La0．8Sr0．2MnO3多孔阴极材料。结果表明，合适的烧结温度为l100℃～1150℃；开口气孔位于三角晶界，中位孔径约为400nm；多孔材料的电导率随着温度的升高而升高，由ln(σT)-1／T曲线，可得电导活化能Ea为10．99kJ／mol。     

溶胶法引入纳米SiO_2对水泥浆流变性能的影响及机制

研究掺纳米SiO2微粉和硅溶胶对低水灰比(w/c=0.3)水泥浆体流变性能的影响及机制。结果表明,掺量不超过0.6%(质量分数,下同)时,掺纳米微粉和硅溶胶均导致水泥浆粘度随掺量增大而略有下降;掺量超过0.6%,掺纳米微粉的水泥浆粘度随掺量增大而缓慢增加,掺硅溶胶的水泥浆粘度随掺量增加则急剧增大,水泥浆流动性急剧下降,但浆体呈明显的剪切变稀行为,硅溶胶掺量分别为0.8%和1.0%,剪切速率为2.509s-1时,表观粘度分别达10和18Pa·s以上,随剪切速率增大,浆体粘度急剧下降,剪切速率为163.1s-1时,其表观粘度与硅溶胶掺量较低时相近,仅约为1.2和1.8Pa·s。沉降分析和显微观察均发现,掺加硅溶胶的水泥浆体中存在明显的团聚现象,这是由于水泥水化引起水泥浆体中离子强度迅速增大而导致硅溶胶絮凝或凝胶化所致。