大尺寸、高精度陶瓷导轨制备工艺探索

论文摘要

氧化铝陶瓷是目前应用非常广的陶瓷材料，它具有高强度，耐磨损，耐高温，耐腐蚀等诸多优点。本文综述了氧化铝陶瓷的成型、烧结以及喷雾造粒等方面的研究进展；研究了高温下凝胶铸工艺固化时间与温度的关系；对国产氧化铝粉体进行磨细处理，确定合理的磨细工艺；研究了喷雾造粒中粘结剂含量，粘结剂种类以及固相含量对于造粒的影响；将喷雾造粒与凝胶铸工艺相结合，提出了利用凝胶铸工艺配料并进行造粒的新型造粒工艺；通过实验对比了各粉体成型及烧结性能。在高温下，凝胶铸工艺固化时间先逐渐减少，后出现突然增加，然后再次减少。利用卧式搅拌磨对国产高纯氧化铝粉进行磨细，试验表明：搅拌磨转速2000r/min，浆料配制质量比Al2O3∶H2O=1∶1，分散剂PEG2000加入量为Al2O3质量4wt%，工艺时间为2h，可获得窄粒径分布氧化铝粉体，d（0.5）为0.192um，且未发生团聚现象。喷雾造粒试验结果表明，PVA造粒粉形状不规则，有大量空心的苹果状颗粒，颗粒表面粗糙；提高PVA含量后，造粒粉形貌并无改观；PEG造粒粉呈规则球形，但颗粒表面仍旧粗糙。提高造粒浆料中氧化铝固相含量使得PEG造粒粉形状更加规则，同时颗粒尺寸有所增加。利用凝胶铸工艺配料造粒粉呈非常规则的球形，且当固相含量增加至50vol%时，造粒粉形状更加规则的同时，颗粒表面亦变得非常光滑。对试验中造粒所得粉体进行松装密度以及流动性测定，结果表明，松装密度由高到低依次为凝胶铸工艺造粒粉，PEG造粒粉和PVA造粒粉；流动性由好到差依次为凝胶铸工艺造粒粉，PVA造粒粉和PEG造粒粉。对粉体进行等温烧结，测定烧结密度，结果表明粉体磨细对于降低烧结温度效果明显。凝胶铸配料造粒粉具有较好的烧结性能。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 引言
• 1.1 课题研究背景与意义
• 1.1.1 课题背景
• 1.1.2 选题意义
• 1.2 课题研究目标
• 第2章 文献综述
• 2.1 氧化铝的物理化学特性
• 2.2 氧化铝陶瓷成型工艺
• 2.2.1 干压成型 （Dry Pressed）
• 2.2.2 冷等静压成型 （CIP）
• 2.2.3 注射成型 （Injection Molding）
• 2.2.4 注浆离心成型 （Centrifugal Casting）
• 2.2.5 凝胶铸成型（Gelcasting）
• 2.3 喷雾造粒
• 2.3.1 概述
• 2.3.2 喷雾造粒系统
• 2.3.3 喷雾造粒工艺过程
• 2.3.4 造粒影响因素
• 2.4 氧化铝烧结
• 2.4.1 原料粉体的影响
• 2.4.2 生坯的影响
• 2.4.3 烧结制度的影响
• 2.4.4 其它因素的影响
• 第3章 实验方案
• 3.1 实验方案设计
• 3.2 实验原料
• 3.2.1 氧化铝粉
• 3.2.2 其他原料
• 3.3 性能测试与分析方法
• 3.3.1 未造粒粉粒度测试
• 3.3.2 密度与相对密度测定
• 3.3.3 造粒粉性能测试
• 第4章 凝胶铸工艺研究
• 4.1 研究内容及目的
• 4.2 试验与结果分析
• 第5章 喷雾造粒工艺研究
• 5.1 氧化铝粉体磨细
• 5.1.1 实验过程
• 5.1.2 实验结果及析
• 5.2 喷雾造粒
• 5.2.1 粘结剂种类对造粒影响
• 5.2.2 浆料固相含量对造粒影响
• 5.2.3 凝胶铸工艺配料造粒
• 5.3 造粒粉流动性与松装密度
• 5.3.1 测量原理及装置
• 5.3.2 表征结果
• 第6章 烧结
• 6.1 成型
• 6.2 烧结
• 6.2.1 烧结工艺
• 6.2.2 结果及分析
• 第7章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果