涡轮叶片铸造用氧化铝陶瓷制备工艺研究

摘要

本文主要研究凝胶注模成型工艺制备氧化铝陶瓷，其原理是把有机单体和交联剂混合以后加入到去离子水中，再添加不同粒径氧化铝粉料颗粒，得到低粘度、高固相含量浆料，在引发剂和催化剂的诱发下，浆料中有机单体和交联剂产生反应，形成一种三维网状结构，使得浆料产生凝胶固化。本文是在该原理的基础上，并进行实验研究了运用凝胶注模成型工艺来制造氧化铝陶瓷，以及对氧化铝陶瓷的性能进行研究。 本文研究了如何制备低粘度、高固相含量的氧化铝陶瓷浆料，确定了实验所用材料为不同粒径的氧化铝粉料颗粒、有机单体、交联剂、氧化镁以及氧化钇等。重点研究了氧化铝陶瓷浆料粘度的影响因素，通过实验确定了粗细氧化铝粉料颗粒配比对陶瓷浆料粘度的影响，也确定了固相含量、分散剂添加量、PH值和球磨时间等对于浆料粘度的影响。最终确定了当浆料固相含量达到55vo1％，粗细颗粒的配比为70∶30，分散剂的添加量为2wt％，PH达到9时，球磨时间为2小时时，可以制备出符合要求的低粘度、流动性好的陶瓷浆料。 本文研究了陶瓷浆料制备后的凝胶固化、干燥和烧结。实验中可以改变引发剂和催化剂的添加量来改变浆料凝胶时间，保持在10min-25min之间。通过实验分析对比确定了陶瓷坯体的干燥和烧结工艺，并且分析了固相含量等对坯体的干燥和烧结收缩率的影响。最后，对制备的陶瓷试样的抗弯强度等性能进行了测试，并采用显微扫描技术对陶瓷试样的微观结构进行了观察与分析。

目录

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摘要

1.1选题背景及意义

1.2国内外研究现状

1.2.1陶瓷型芯的发展

1.2.2凝胶注模成型工艺的研究现状

1.3本文主要研究内容

1.4本章小结

第2章凝胶注模成型工艺与快速成型工艺

2.1陶瓷成型方法

2.2凝胶注模成型工艺

2.2.1凝胶注模成型工艺原理

2.2.2凝胶注模成型工艺特点

2.2.3凝胶铸模成型工艺的重点与难点

2.3快速成型工艺

2.3.1快速成型工艺的原理和特点

2.3.2快速成型工艺方法

2.3.3快速成型工艺的应用与发展方向

2.3.4快速成型工艺过程

2.4本章小结

第3章实验设计

3.1实验原理及主要设备

3.1.1主要原材料及来源

3.1.2实验装置与仪器

3.2实验方法与过程

3.3测试方法

3.3.1陶瓷浆料粘度测试

3.3.2凝胶时间测试

3.3.3抗弯强度测试

3.3.4烧结收缩率测试

3.3.5开气孔率测试

3.3.6显微结构测试

3.4本章小结

第4章陶瓷浆料制备工艺研究

4.1陶瓷浆料基本性能要求

4.2陶瓷浆料制备工艺

4.2.1基体材料及矿化剂的选择

4.2.2陶瓷浆料配方方案

4.2.3浆料制备工艺流程

4.3浆料粘度的影响因素

4.3.1固相含量对浆料粘度的影响

4.3.2粗细刚玉粉配比对浆料粘度的影响

4.3.3PH对浆料粘度的影响

4.3.4分散剂对浆料粘度的影响

4.3.5球磨时间对浆料粘度的影响

4.4本章小结

第5章陶瓷成型工艺研究

5.1浆料固化

5.1.1凝胶固化反应原理

5.1.2凝胶时间影响因素探讨

5.1.3引发剂对凝胶时间的影响

5.1.4催化剂对凝胶时间的影响

5.1.5温度对凝胶时间的影响

5.2干燥工艺研究

5.2.1干燥原理

5.2.2干燥工艺的确定

5.2.3固相含量对干燥收缩率的影响

5.3烧结工艺研究

5.3.1排胶过程

5.3.2烧结工艺

5.4坯体强度影响因素

5.4.1有机单体对坯体强度的影响

5.4.2固相含量对坯体强度的影响

5.5陶瓷坯体性能测试

5.5.1抗弯强度

5.5.2收缩率

5.5.3开气孔率

5.5.4显微结构分析

5.6本章小结

6.1结论

6.2展望

参考文献

致谢