氧化铝陶瓷凝胶注模成型工艺中固化应力的测试与表征

摘要

论文采用自制悬臂梁式传感器研究凝胶注模成型工艺在固化过程中内应力对坯体的开裂以及其他性能的影响。本文系统的研究了浆料的初始温度、催化剂的添加量、引发剂的添加量、单体浓度和有机物比例等工艺参数对固化应力以及在该固化应力下坯体的开裂状态和其他性能的影响。
　　增加催化剂和引发剂的添加量以及提高浆料的初始温度可以提高凝胶注模成型工艺的固化速度，降低浆料在液固转变过程中形成的应力。以下工艺条件均可降低固化应力从而显著改善坯体在排胶后的开裂程度：①保持温度和引发剂添加量不变，催化剂的添加量从50μl提高到150μl；②保持温度和催化剂添加量不变，引发剂的添加量从100μl提高到200μl；③保持催化剂和引发剂的添加量不变，浆料温度从25℃提高到35℃。
　　调节预混液中单体含量可改善浆料在固化过程中的产生的内应力。将单体含量从10wt％提高到25wt%，可以缩短凝胶点出现的时间，增强坯体的抗弯强度，增加固化内应力，坯体在排胶后的开裂程度增加。
　　调节单体与交联剂的比例可调节浆料在固化时产生的内应力。当单体与交联剂的比例（质量比）从10:1增加到70:1时，固化内应力下降，坯体在排胶后的开裂程度得到改善；随着比例的升高，坯体的抗弯强度不断增加，当比例达到50:1以后，抗弯强度的增长趋于平缓。
　　随着固相体积分数的增加，浆料在固化过程中产生的内应力减小。当固相体积分数从30vol%升高到50vol%时，固化应力下降，坯体在排胶后的开裂程度得到改善；随着固相体积分数的提高，干燥完成时，固相体积分数50vol%制得坯体的线收缩率约为30vol%制得坯体线收缩率的一半。
　　随着以HEA和PEG4000为代表的应力缓释剂的加入，在1~3%的含量内，可以使得坯体在固化时产生应力降低。但是应力缓释剂的加入量超过4%时，会明显影响浆料的流变性，使浆料粘度增大，不利于注模。

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第一章 绪论

1.1 前言

1.2 凝胶注模成型（Gel-Casting）

1.3 研究目的与意义

1.4 研究内容

第二章 研究方法与材料

2.1 研究方法

2.2 实验原料与设备

第三章 固化速度对固化应力的影响

3.1 引言

3.2 实验方法

3.3 结果与讨论

3.4 小结

第四章 单体含量对固化应力的影响

4.1 引言

4.2实验方法

4.3 结果与讨论

4.4 小结

第五章 单体/交联剂比例对固化应力的影响

5.1 引言

5.2 实验方法

5.3 结果与讨论

5.4 小结

第六章 固相体积分数对固化应力的影响

6.1 引言

6.2实验方法

6.3 结果与讨论

6.4 小结

第七章 应力缓释剂对固化应力的影响

7.1 引言

7.2 实验方法

7.3 结果与讨论

7.4 小结

第八章 结论

8.1 本文主要结论

8.2 本文创新之处

8.1 问题与展望

参考文献

致谢

在学期间发表的学术论文与参与的项目