水基凝膠注模成型制備氧化鋁陶瓷薄板的工藝研究.pdf

1、水基凝膠注模成型工藝周期短，能近凈尺寸成型不同形狀的陶瓷，制備的陶瓷素坯強(qiáng)度高可機(jī)械加工，被廣泛用于各類(lèi)陶瓷研究和生產(chǎn)。本課題選用丙烯酰胺單體和明膠大分子這兩種水基凝膠體系，制備氧化鋁陶瓷板。通過(guò)研究確定各體系成型時(shí)的最佳工藝參數(shù)，以制備內(nèi)部結(jié)構(gòu)均勻、力學(xué)性能優(yōu)良的氧化鋁陶瓷板。
　　對(duì)于丙烯酰胺單體體系，通過(guò)控制分散劑加入量、PH值、球磨時(shí)間制備出了固相含量高達(dá)54 vol％的氧化鋁懸浮液。實(shí)驗(yàn)時(shí)，研究固相含量對(duì)坯體性能的影響，

2、由大量實(shí)驗(yàn)確定坯體的干燥制度和排膠曲線，通過(guò)研究單體含量對(duì)陶瓷抗折強(qiáng)度和致密度及顯微結(jié)構(gòu)的影響，確定最佳單體添加量，由燒結(jié)溫度對(duì)陶瓷微觀結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能的影響，確定最佳燒結(jié)溫度。結(jié)果表明，當(dāng)固相含量54 vol%，分散劑含量1.2 wt%，PH=9，球磨時(shí)間6小時(shí)，單體含量2.7 wt%時(shí)，陶瓷素坯和燒結(jié)后的陶瓷性能最好，素坯抗折強(qiáng)度達(dá)到23.87 MPa、收縮率為1.99%。素坯經(jīng)排膠后，在1640℃下燒結(jié)，測(cè)得陶瓷氣孔率為1.78%、

3、體積密度為3.64 g/cm3，抗折強(qiáng)度達(dá)到313.62 MPa，此時(shí)陶瓷致密度最高、性能最好。
　　針對(duì)明膠體系，控制分散劑添加量、PH值、球磨時(shí)間和明膠含量制備出適宜注模的氧化鋁懸浮液。測(cè)定固相含量與素坯力學(xué)性能及線收縮的關(guān)系，研究明膠含量及燒結(jié)溫度對(duì)陶瓷性能和微觀結(jié)構(gòu)的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果：固相含量50 vol%，分散劑含量1.0 wt%， PH=9，球磨時(shí)間5小時(shí)，明膠含量4.5 wt%時(shí)，陶瓷素坯和燒結(jié)后的陶瓷性能最好，素坯抗

4、折強(qiáng)度達(dá)到5.69 MPa，收縮率為2.36%。在1640℃溫度下燒結(jié)，陶瓷氣孔率為3.24%、體積密度為3.60 g/cm3、抗折強(qiáng)度達(dá)到269.20 MPa，實(shí)驗(yàn)條件下所得陶瓷致密度最高、性能最好。
　　由丙烯酰胺單體聚合體系所制備的氧化鋁陶瓷板內(nèi)部微觀結(jié)構(gòu)均勻性好，素坯強(qiáng)度高，可在素坯狀態(tài)下機(jī)械加工。最佳工藝條件下制備的陶瓷板致密度高，顯微結(jié)構(gòu)均勻，幾乎不存在氣孔，該體系可推廣到工業(yè)化生產(chǎn)；而明膠大分子體系制得料漿的最高固相