功能陶瓷低电压电磁双向压制实验研究

摘要

功能陶瓷作为近代高新技术领域的关键材料获得了广泛的应用。功能陶瓷的制备技术特别是压制成型环节对功能陶瓷制件的性能起着重要的作用。 目前，陶瓷制品多采用静力压制后烧结(或加压烧结)的成型方法，压制密度难以提高，而且在成型过程中形成的某些缺陷仅靠烧结工艺是难以克服的，这直接影响了功能陶瓷制品的质量和性能。因此，开发行之有效的高密度、高性能陶瓷制品的净成型技术，是推动功能陶瓷材料应用与发展的关键。 粉末低电压电磁压制是一种利用强脉冲电磁力作用于粉末体使其致密化的高能率成型新技术。该技术是获取高致密度、高致密均匀性制品的有效方法。 将低电压电磁双向压制技术应用于功能陶瓷粉末压制成型是一项新的研究，根据国内外粉末材料压制成型的研究现状，结合现有的功能陶瓷预压成型技术以及低电压电磁单向压制功能陶瓷粉末的研究成果，采用有限元分析软件ANSYS，针对间接加工模式下的功能陶瓷粉末低电压电磁双向压制工艺所涉及的电路、电磁场以及粉末压制三个方面，分别进行了较为系统的模拟研究，揭示功能陶瓷粉末低电压电磁双向压制成型的机理及电．力学因素和各工艺参数对制品密度、密度分布的影响规律。在WG-Ⅲ型电磁成型机上对几种电子陶瓷材料进行低电压电磁压制的实验研究，系统地分析了放电电压，压制次数，制品几何参数，压制方式等因素对制品密度以及致密均匀性的影响规律。对烧结后的制品，用扫描电镜观察了制品的内部组织，并测试了制品电学性能，比较分析了不同放电参数和压制方式对陶瓷制品组织和性能的影响。 实验结果表明，低电压电磁双向压制是一种获得高致密陶瓷制品的有效方法。在合适的放电参数条件下，该方法可以明显改善陶瓷坯体的烧结性能从而提高密度。对比常规压制和低电压电磁单向压制，双向压制可以提高制品的烧结密度，改善陶瓷制品的内部微观组织，从而提高制品的电学性能。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1引言

1.2功能陶瓷及其成型方法

1.2.1功能陶瓷概述

1.2.2功能陶瓷概述

1.2.3功能陶瓷粉末成型概况

1.2.4高能率粉末压制成型方法

1.3电磁成型研究概况与工艺特点

1.4本课题选题意义及主要研究内容

第2章粉末压制成型一般规律

2.1引言

2.2粉末压制现象分析

2.3粉末压制时的位移与变形

2.4影响压制过程的因素

2.4.1粉末性能对压制过程的影响

2.4.2润滑剂和成形剂对压制过程的影响

2.4.3压制方式对压制过程的影响

2.5粉末材料低电压电磁压制研究概况与结论

2.5.1金属粉末压制成型的实验现象与规律

2.5.2功能陶瓷粉末低电压电磁单向压制实验结论

第3章放电回路与载荷分析模拟

3.1引言

3.2功能陶瓷粉末低电压电磁压制成型原理

3.3功能陶瓷粉末低电压电磁压制成型ANSYS模拟

3.3.1 ANSYS的组成模块与建模

3.3.2 ANSYS模拟结果与讨论

3.4本章小结

第4章实验研究方案与设备

4.1引言

4.2实验原料的选取、处理

4.2.1 TiO2陶瓷材料处理

4.2.2 PZT陶瓷简介及合成

4.3压制实验设备、工装

4.3.1低电压电磁成型设备及参数

4.3.2实验工装

4.3.3压制及实验过程概述

4.4烧结实验

4.4.1烧结概述

4.4.2电磁压制对烧结性能的影响

4.4.3烧结设备及工艺

第5章压制与烧结实验现象及结果分析

5.1实验现象

5.1.1压制实验现象

5.1.2烧结试验现象

5.2密度测试

5.3制品密度分析

5.3.1放电电压对制品密度的影响

5.3.2制品几何尺寸对密度的影响

5.3.3粉体性质对制品密度的影响

5.3.4压制方式对制品密度的影响

5.4本章小结

第6章制品微观分析与性能测试

6.1制品微观分析

6.1.1电压对微观组织的影响

6.1.2制品几何尺寸对微观组织的影响

6.1.3压制方式对微观组织的影响

6.2制品电学性能测试与分析

6.2.1制品电学性能的测试过程与方法

6.2.2制品电学性能测试结果

6.3本章小结

第7章全文总结与展望

参考文献

致 谢

攻读硕士学位期间发表论文