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。     

用凝胶注模成型制备压电陶瓷体及其电学性能研究

对PZT陶瓷浆料胶体化学特性进行了研究,成功制备了高固相含量低粘度的PZT陶瓷浆料.对含不同分散剂凝胶注模成型PZT样品电学性能的研究及其与普通干压法制备样品的比较表明,成型过程中的各种有机添加剂如单体和交联剂等不会对PZT的性能造成影响,而某些无机成份如选择不当的分散剂,则会起到一种掺杂剂的作用,从而影响成型后样品的各种电学性能.本文结果说明,对于电子陶瓷材料,在应用凝胶注模这种成型方法时,必须考虑各种添加剂可能对样品性能造成的影响     

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。     

卫生陶瓷凝胶注模成型干燥收缩的人工神经网络预测

卫生陶瓷凝胶注模成型工艺的复杂性使其很难控制材料成型后的干燥收缩率,尝试用人工神经网络技术对卫生陶瓷凝胶注模成型工艺过程进行识别和仿真,采用Levenberg-Marquardt算法建立了卫生陶瓷凝胶注模成型工艺中单体、引发剂、交联剂、催化剂含量和坯体干燥收缩的映射网络模型,从而可利用该模型来预测在一定有机成型添加剂含量下卫生陶瓷的干燥收缩.结果表明,其预测平均误差小于0.65%,而且该模型可以分析任意2种工艺因素对陶瓷干燥收缩的偶合作用.     

凝胶注模制备环形二氧化铀芯块工艺研究

环形二氧化铀芯块在提高反应堆功率密度上有诸多优势,本实验以N-羟甲基丙烯酰胺为凝胶体系,对环形UO_2燃料芯块进行了凝胶注模成型,研究了该体系下pH值、固相含量对浆料粘度的影响规律,同时研究了单体/交联剂比例、预混液/引发剂比例对料浆凝胶固化的影响。在此基础上,进行了环形UO_2燃料芯块注模成型,并对生坯芯块进行了干燥与烧结。结果表明:pH=9.5、固相含量为58vol%时,能制备出高固相含量、低粘度的UO_2陶瓷浆料;当单体/交联剂质量比为15/1、预混液/引发剂体积比为100/2时,凝胶固化效果最好。本工作还制备了壁厚分别为2.5 mm和1.5 mm的环形芯块生坯,其烧结后的壁厚分别为2.0 mm和1.2 mm左右;烧结密度、晶粒尺寸等指标满足技术要求。     

钛酸铝陶瓷水基注凝成型工艺

本文采用水基凝胶注模成型工艺,通过控制技术参数,制备了固相含量为62%,粘度达到280mpa·s的钛酸铝陶瓷浆料.研究了抽真空时间对致密度以及固化时间的影响.随着有机单体和交联剂含量的增加,坯体的弯曲强度逐渐增大.通过分析影响因素,并改善制备条件,能够制备出强度为33.4MPa、可进行机加工的陶瓷坯体.     

Al_2O_3凝胶固化成型的影响因素

凝胶固化成型工艺是一种新型的陶瓷材料成型技术,使用有机单体溶液配制陶瓷浆料,通过有机单体的聚合反应完成陶瓷浆料的固化成型．该技术适合于各种形状、尺寸的陶瓷块体和片状部件的成型．本文讨论了Ａl２Ｏ３浆料凝胶固化成型的反应机制,研究了聚合反应的影响因素,以获得合理的成型制度参数．实验结果证明,聚合反应速率随有机单体溶液的浓度升高和引发剂、催化剂的用量增加而加快,随浆料ＰＨ值升高而减慢．通过控制上述因素,可以获得理想的成型质量．     

复杂结构的压电陶瓷成型工艺研究

快速成型和凝胶注模的有机结合是制备复杂结构陶瓷体的有效方法,该工艺的关键是制备高固相、低黏度的注模浆料.采用快速成型和凝胶注模制备复杂结构的PMN-PZT压电陶瓷,重点讨论了分散剂、浆料pH值和球磨时间对注模浆料黏度的影响,并对该工艺和传统模压成型工艺制备的样品进行了形貌分析和电学性能测定.结果表明:当分散剂用量在0.9%~1.1%,pH值为10.5~11.5,球磨时间为8 h时,可以制备出固相含量为55%,黏度小于1 Pa.s的压电陶瓷浆料.使用该浆料制备的复杂结构压电陶瓷体与模压成型工艺相比,显微结构均匀致密、晶粒大小与晶界分布均匀,气孔率更小,电学性能更均匀.     

中间相碳微球(MCMB)素坯制备过程的研究

以Tween 80为分散剂,分别以丙烯酰胺和N,N'-亚甲基双丙烯酰胺为单体和交联剂,制备中间相碳微球(MCMB)浆料,采用凝胶注模工艺,制得高质量的素坯.研究了制备过程中的分散剂用量、成型温度的控制问题,并在理论上对这两个关键操作步骤进行简要的分析.     

陶瓷凝胶注模成型工艺的研究与发展

论述了凝胶注模成型工艺的几种凝胶体系,包括丙烯酰胺凝胶体系、高聚糖凝胶体系、壳聚糖凝胶体系、蛋白藻酸钠凝胶体系以及尿素-甲醛凝胶体系.分析了分散剂对制备低粘度、高固相浆料的影响,并简要讨论了复相陶瓷的凝胶注模成型工艺.     

Preparation of ZnAl2O4-based microwave dielectric ceramics and GPS antenna by aqueous gelcasting

A novel forming method-aqueous gelcasting was used to prepare 90 wt.% (0.75ZnAl₂O₄-0.25TiO₂)-10 wt.% MgTiO₃ (ZTM) microwave dielectric ceramics and GPS antenna. The effects of aqueous gelcasting and dry pressing on the phase compositions, microstructures and microwave dielectric properties of ZTM ceramics were investigated. The samples’ cracking problem happening in the process of drying and binder removal was successfully overcome. The phase compositions are completely the same no matter what forming method is adopted, but the ZTM ceramics prepared by aqueous gelcasting are denser than that prepared by dry pressing. Fewer pores and more uniform microstructures are observed in the ZTM ceramics prepared by aqueous gelcasting. Therefore, much better microwave dielectric properties are obtained in the ZTM ceramics prepared by aqueous gelcasting. Finally, a GPS antenna was successfully fabricated by aqueous gelcasting using the ZTM material, which meets the requirements of GPS application.     

水溶性高分子PVP对陶瓷凝胶注模成型坯体表面起皮的抑制作用与机理

在凝胶注模成型的丙烯酰胺单体溶液中加入适量的聚乙烯吡咯烷酮(ＰＶＰ),可有效地克服在空气气氛下单体聚合形成凝胶网络的氧阻聚问题,从而消除了坯体表面起皮现象,达到精确控制坯体尺寸的目的．本文研究了加入ＰＶＰ对Ａｌ_２Ｏ_３粉料的分散性、陶瓷浆料的静/动态流变特性、生坯的强度以及显微结构的影响;并通过红外光谱初步分析了ＰＶＰ消除陶瓷坯体表面起皮现象的作用机制,即利用ＰＶＰ增稠作用和ＰＶＰ分子间的氢键作用在表面处起到粘结粉体的作用．     

Microstructures and dielectric properties of Ba0.6Sr0.4TiO3-MgO ceramics prepared by non-aqueous gelcasting and dry pressing

Non-aqueous gelcasting and dry pressing were used to prepare 45 wt% Ba_0.6Sr_0.4TiO₃-55 wt% MgO (BSTM) ceramics. The effects of different forming methods on the microstructures and dielectric properties of the BSTM ceramics were investigated. The densities of the BSTM ceramics prepared by non-aqueous gelcasting are lower but more uniform than that of the BSTM ceramics prepared by dry pressing. The XRD analysis illustrates that phase compositions are completely the same no matter what forming method is adopted. The SEM results show that the BSTM green samples and sintered ceramics prepared by non-aqueous gelcasting are more uniform than that prepared by dry pressing. Furthermore, it is found that the BSTM ceramics prepared by non-aqueous gelcasting have higher and more uniform dielectric constant, tunability and loss tangent (measured at 10 kHz and 20 °C). Meanwhile, the BSTM ceramics prepared by non-aqueous gelcasting have higher dielectric constant and lower Q × f value (namely more loss) when they are measured at microwave frequencies.     

凝胶注模成型生坯强度影响因素的研究

凝胶注模成型优于传统陶瓷成型技术的一个显著特点是坯体具有足够的机加工强度,此强度的大小与单体聚合所成聚合物的聚合度和交联度有很大关系.本实验从自由基聚合角度分析了丙烯酰胺体系注凝成型氧化铝过程中,有机单体、交联剂、引发剂、催化剂、固相含量以及添加剂聚乙二醇的加入量等固化过程的内部因素对坯体强度的影响.结果表明：在注凝成型体系中,这些物质的相对含量对所成生坯的强度有很大影响,在最佳工艺条件下,氧化铝生坯强度可达到32MPa,完全可以满足机加工要求.     

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.     

Water based gelcasting of lead zirconate titanate

Gelcasting is a novel forming method for making high-quality ceramic parts by means of in situ polymerization where only a few percents of a polymerizable binder are needed. In this article the viscosities of lead zirconate titanate (PZT) suspensions with 15-52 vol.% solids loading were studied. After developing a concentrated PZT suspension with a low viscosity, gelcasting was successfully used to form PZT ceramic parts. Microstructures and piezoelectric properties of gelcast samples derived from suspensions with different solids loading were also investigated in comparison with those of die pressed ones. It was found that gelcast samples exhibited slightly stronger piezoelectric effect than the die pressed ones at the same sintering procedure. Based on the comparison of the density and pore structure results of the samples prepared by these two methods, their different piezoelectricity may be attributed to their microstructure difference.     

凝胶注模成形技术理论研究

简要概述了凝胶注模成形工艺的研究背景,介绍了凝胶注模成形工艺的原位固化原理、陶瓷浓悬浮体的流变学基础及该工艺坯体干燥物理机制,并对凝胶注模成形工艺研究领域的拓宽进行了预测.     

陶瓷凝胶注模成型工艺的研究进展

以陶瓷材料的注凝成型体系为研究对象,综述了陶瓷注凝成型工艺的研究进展,介绍了陶瓷凝胶注模成型(Geleasting)工艺的基本原理、工艺流程及影响因素,并对工艺要求和特点进行了较为详尽的介绍,指出了注凝成型工艺中依然存在的问题,探讨了几种改进型凝胶注模成型工艺,最后展望了其未来的发展前景及需要注意的问题.     

低毒的丙烯酸羟乙酯聚合体系凝胶注模成型Al2O3陶瓷

凝胶注模成型技术由于使用了具有神经毒性的单体-丙烯酰胺在一定程度上限制了其在工业上应用。本实验利用低毒的甲基丙烯酸羟乙酯凝胶注模成型Al2O3，研究了在该体系下低粘度高固相体积分数浓悬浮体的流变性及其固化过程。对比研究了JN281和柠檬酸铵两种分散剂对Al2O3浆料流变特性的影响，结果表明：对于该新体系JN281比常用的柠檬酸铵更有效。加入适量JN281可得到低粘度的高固相含量（≥50%）的陶瓷浆料。由新体系凝胶注模得到的素坯表面光滑，强度可达18MPa，SEM照片显示素坯具有均匀的显微结构，最终可烧结出均匀致密内部无明显缺陷的陶瓷部件。