水基AI2O3陶瓷膏体制备工艺研究

摘要

随着现代科学技术的发展和高性能结构陶瓷材料在各行业的广泛应用，对陶瓷材料的可靠性及可控制性提出了更高的要求，这对现有陶瓷成型提出了挑战。从近半个世纪陶瓷研究的发展来看，陶瓷研究热点经历了从烧结到粉体，直到近来的成型技术。陶瓷膏体挤出成型是快速原型制造技术的一种，而该成型方法的前提是必须先制备出高固相含量、流变性好的膏体。因此，本文通过对氧化铝浆料的分散性和膏体流变性的影响因素的工艺参数进行研究，从而为氧化铝膏体的应用提供理论依据和数据支持。全文主要工作如下：
　　 1)研究了不同的固相含量、分散剂种类及加入量(KH、NH4-citrate、PAM)、pH值及球磨时间等对浆料分散性的影响，研究得出浆料的粘度随固相含最的增加而增大，当固相含量大于51vol％时，浆料的粘度呈指数增加；随pH值的增加先增大后减小；随分散剂加入量和球磨时间的增加先减小后增大。当固相含量为50vol％、pH=9，KH或NH4-citrate加入量为0.4vol％或0.5vol％、球磨时间为12h时制得低粘度、分散性良好的浆料。
　　 2)通过调节浆料的pH值制备出用于挤出成型的氧化铝膏体，实验结果表明在不同的固相含量、pH和KH加入量的情况下，膏体的流变性表现为宾汉型流体。并讨论了固相含量、分散剂种类及加入量（KH、NH4-citrate、PAM）、pH对膏体流变性的影响，研究得出膏体的粘度随固相含量的增加而增大，随pH值的增加先增大后减小；随分散剂加入量的增加先减小后增大。并制得当固相含量为50vol％，KH加入量为0.4vol、pH=7（NH4-citrate加入量0.5vol％、pH=5）时，分散性和流变性较好的氧化铝陶瓷膏体。
　　 3)研究了固相含量对坯体密度、收缩率、抗弯强度的影响。成型出效果较好的坯体，其相对密度为82.7％，线收缩率为2.3％，抗弯强度为20MPa。对其坯体进行了显微结构分析，分析结构表明，坯体内颗粒分布均匀，空隙比较小，微观性能良好，降低了大气孔数量以及改善了气孔的分布。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 引言

1.2 陶瓷零件成型技术

1.2.1 陶瓷的普通成型技术

1.2.2 原位凝固胶态成型

1.2.3 快速原型制造技术

1.3 膏体及其应用概况

1.3.1 膏体

1.3.2 膏体的应用概况

1.4 陶瓷浆料的稳定机制

1.4.1 静电稳定机制

1.4.2 空间位阻稳定机制

1.4.3 静电空间稳定机制

1.5 课题的研究意义和研究内容

1.5.1 研究意义

1.5.2 研究内容

第二章 实验方法及内容

2.1 实验原料及试剂

2.2 主要实验仪器和设备

2.3 实验过程

2.3.1 浆料的制备

2.3.2 膏体的制备

2.3.3 坯体的制备及干燥

2.3.4 烧结

2.4 实验方案的设计

2.4.1 浆料的分散性实验

2.4.2 膏体的流变性

2.4.3 坯体性能的实验

2.5 性能测试

2.6 小结

第三章 浆料分散性的影响因素

3.1 固相含量对浆料分散性的影响

3.2 pH值对浆料分散性的影响

3.3 分散剂对浆料分散性的影响

3.4 球磨对浆料分散性的影响

3.5 润滑剂对浆料分散性的影响

3.6 本章小结

第四章 氧化铝陶瓷膏体的制备及流变性

4.1 流变模型

4.1.1 牛顿体

4.1.2 非牛顿流体

4.2 氧化铝浆料和膏体的流变学特性

4.3 氧化铝膏体流变特性的影响因素

4.3.1 固相含量对膏体流变性的影响

4.3.2 pH值对膏体流变性的影响

4.3.3 分散剂对膏体流变性的影响

4.4 测试的目的与膏体最终应用的关系

4.5 小结

第五章 坯体的干燥和烧结及性能

5.1 坯体的干燥

5.2 坯体的排胶烧成

5.3 固相含量对坯体性能的影响

5.3.1 固相含量对干燥坯体线收缩率和变形的影响

5.3.2 固相含量对干燥坯体密度的影响

5.3.3 固相含量对坯体抗弯强度的影响

5.3.4 固相含量对烧结体气孔率的影响

5.4 干燥坯体显微结构分析

5.5 小结

结论与展望

参考文献

致谢