论文题目: 注凝成型氧化锆增韧氧化铝陶瓷的研究
论文类型: 硕士论文
论文专业: 材料学
作者: 李纯成
导师: 丘泰
关键词: 注凝成型,悬浮体,高性能,烧结
文献来源: 南京工业大学
发表年度: 2005
论文摘要: 注凝成型工艺是一种将传统陶瓷成型工艺与高分子化学反应相结合的新型原位成型技术。本文在总结了氧化锆增韧氧化铝（ZTA）复相陶瓷和注凝成型工艺的研究现状基础上，深入研究了氧化锆增韧氧化铝复相陶瓷的注凝成型工艺、显微结构及性能。 首先本文抓住注凝成型工艺中的关键技术，即低粘度高固相体积分数悬浮体的制备，通过zeta电位、沉降体积分数及流变特性等测试研究了分散剂添加量、固相体积分数、粉体组成及研磨时间对Al2O3、ZrO2及ZTA陶瓷悬浮体流变性能的影响。实验结果表明：Al2O3、ZrO2及ZTA悬浮体粘度值随固相体积分数的增加而增加；对于ZTA复相体系，分散剂的最佳添加量随ZrO2含量的增加而增加，并且随ZrO2含量的增加，体系的粘度值增大，当ZrO2含量较高时，适当调整分散剂添加量，仍可制备稳定性较好的悬浮体。本实验条件下，研磨4h的Al2O3、ZrO2及ZTA三种悬浮体粘度值最低。 在此基础上研究了坯体的最佳固化条件，制备出性能优良的陶瓷生坯，其有机单体溶液浓度采用14wt％，固化反应温度控制在20℃～30℃，引发剂添加量（占单体质量的百分数）小于1.58wt％。并通过实验发现粉体组成、固相体积分数对生坯性能有显著的影响。高固相体积分数低粘度的悬浮体有利于提高生坯密度，降低其干燥收缩，从而可以避免生坯干燥时产生的缺陷。ZrO2掺量高的悬浮体有利于提高生坯密度，但其干燥收缩增大。 最后通过性能测试及XRD、SEM等技术手段研究了烧成制度、粉体组成及固相体积分数对ZTA复相陶瓷烧结性能、力学性能及微观结构的影响。结果表明，注凝成型制备的样品最佳烧成制度与悬浮体的固相体积分数密切相关，高的固相体积分数悬浮体制备的样品有利于降低烧结温度，缩短保温时间；并随着粉体组成和悬浮体固相体积分数的不同，样品的性能有着很大的变化。在1600℃，2h的条件下，当粉体组成为ZrO2：Al2O3=20：80，悬浮体的固相体积分数为55％时，烧结体抗弯强度达631.5MPa，断裂韧性达7.65MPa·m1／2；当粉体组成为ZrO2：Al2O3=30：70，悬浮体的固相体积分数为53％时，烧结体抗弯强度达到最大值689.3MPa，断裂韧性达最大值8.45MPa·m1／2。显微结构显示，粉体组成
论文目录:
摘要
ABSTRACT
第一章 文献综述
1.1 高技术陶瓷国内外研究进展
1.2 氧化锆增韧氧化铝(ZTA)复相陶瓷的简介
1.2.1 氧化铝的物理性质
1.2.2 氧化锆的物理性质
1.2.3 氧化锆增韧氧化铝(ZTA)复相陶瓷
1.3 注凝成型技术的研究进展
1.3.1 陶瓷悬浮体系中的相互作用
1.3.2 高固相含量悬浮体的制备
1.3.3 凝胶体系的确定
1.3.4 悬浮体的真空处理、固化和生坯的干燥
1.3.5 坯体的性能特点
1.3.6 烧结体的性能特点
1.3.7 注凝成型技术的应用
1.4 本章小结与研究思路
1.4.1 本章小结
1.4.2 研究目的、思路和任务
第二章 实验过程
2.1 实验原料
2.1.1 粉体原料
2.1.2 化工原料
2.2 实验仪器
2.3 实验过程
2.4 性能测试
2.4.1 粉体及悬浮体的性能测定
2.4.2 生坯和烧结体性能的表征
2.5 本章小结
第三章 实验结果与讨论
3.1 ZTA复相陶瓷流变性能的研究
3.1.1 氧化铝、氧化锆粉体的胶体特性
3.1.2 氧化铝、氧化锆悬浮体的沉降行为
3.1.3 悬浮体流变性能
3.1.4 本节小结
3.2 ZTA陶瓷生坯的制备及表征
3.2.1 有机单体溶液的浓度
3.2.2 ZTA复相陶瓷注凝成型坯体凝胶固化反应及其影响因素
3.2.3 ZTA陶瓷坯体的干燥及其性能
3.2.4 本节小结
3.3 ZTA复相陶瓷烧结性能、力学性能及显微结构
3.3.1 烧成制度对ZTA复相陶瓷烧结性能的影响
3.3.2 粉体组成对ZTA复相陶瓷性能及显微结构的影响
3.3.3 固相体积分数对ZTA复相陶瓷性能及显微结构的影响
3.3.4 本节小结
第四章 结论
参考文献
成果
致谢
发布时间: 2007-03-23
参考文献
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