《氧化铝陶瓷注凝成》PPT课件

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1、氧化铝陶瓷注凝成型技术的研究姓名：刘永军导师姓名：王志义教授工程领域：无机非金属材料主要内容一.文献综述二.选题依据及技术难度三.研究内容和拟解决的关键问题四.设计方法、技术路线、实验方案的可行性分析五.课题研究工作安排及预期成果六.参考文献2文献综述3传统氧化铝陶瓷成型工艺热压铸成型：用于制造形状复杂，精度和尺寸要求较高的产品，但其制造工序复杂，耗能大，工期长，污染严重，不适宜大型薄壁制品传统注浆成型：适宜大型、形状复杂、薄壁产品，但石膏消耗量大，浆料性能调整困难，生坯强度低，无法机械加工，难以保证制品的规整度，烧成后冷加工量大、成本高，劳动强度大，占地面

2、积多，生产周期长，产品质量、产量低模压成型：工程陶瓷生产常用，但模具加工复杂、寿命短、成本高，坯体易产生开裂和分层4冷等静压成型：常温下成型密封于柔性模具中的粉料，但设备投资大，生产工艺复杂、工序繁多、产品易变形开裂挤压成型：适宜成型管状、柱状和端面规则的产品，也用来挤制片状膜、蜂窝状和筛格式穿孔制品，但挤嘴结构复杂，加工精度要求高，坯体干燥与烧成收缩大注射成型：主要用于生产纺织机用陶瓷配件，但成型温度难以精确控制，坯体强度低，易开裂变形5凝胶注模成型的研究概况及发展趋势凝胶注模成型的起源：上世纪90年代初，美国橡树岭国家实验室发明的一种全新的陶瓷材料湿法成

3、型技术，该工艺与传统成型工艺相比，具有设备简单、成型坯体组分均匀、缺陷少、不需脱脂、不易变形、可成型复杂形状零件及实用性强等突出优点。应用：此法已被用来成型从单组分体系到多组分复合体系，形状从块状到板状、管状、叶片、齿轮、涡轮转子等多种陶瓷。原料除陶瓷粉末外，还可用金属粉末如不锈钢粉末等6Al2O3陶瓷凝胶注模成型中凝胶体系分为单分子聚合和高分子凝胶体系。K.Prabhakaram研究了单分子聚合体系尿素-甲醛凝胶成型的三个方面：制备高浓度的浆料，控制methylolurea单体缩聚反应使其凝胶成型，丙烯酸共聚作用提高坯体的强度和加工性能。烧结后产品密度可达

4、到理论密度的97%高分子凝胶体系，谢志鹏研究了“琼脂糖凝胶注模成型陶瓷部件”，利用天然水溶性琼脂糖高分子在水溶液中加热时溶解、冷却时凝固具有一定强度的特性，成型形状复杂的陶瓷部件，并烧结出均匀致密、内部无明显缺陷的涡轮转子7MarshaA.Huha等研究了聚合物对A12O3-PVA凝浇注模悬浮体化学流变性能及干燥的影响，在通过Ti离子络合交联剂形成的A12O3-PVA悬浮体体系中，PVA体积分数和交联剂浓度不变的情况下，悬浮体的化学流变性能与聚合物PVA的水解程度及分子量密切相关，增加PVA的水解程度和分子量，弹性模量相应增加，同时凝胶时间减小。当PVA体积

5、分数不变时，凝胶时间随交联剂浓度、温度和固相体积分数的增大而减小。干燥过程中，PVA水解程度大的所形成的最大应力和残余应力也大8吴镇江等研究了Al2O3凝胶注模成型添加TiO2助烧剂的影响，加入TiO25%时大大降低Al2O3陶瓷烧结温度，1300℃常压烧结密度可达97%Chang-GiHa等研究了颗粒尺寸对Al2O3凝胶注模成型工艺及坯体性能的影响，采用的凝胶体系为：有机单体AM、交联剂MBAM、引发剂APS、催化剂TEMED、分散剂DuramaxD-3019。颗粒尺寸小，比表面积大，吸附分散剂多，对气孔尺寸、分布、微结构及强度有较大的影响，但对收缩率和密

6、度影响不大9赵雷等研究了微量离子对注凝成型丙烯酸聚合体系凝胶点的影响。Fe2+、Cu2+、Al3+、Ca2+等无机离子常以微量杂质的形式存在于陶瓷粉末中，微量Fe2+、Cu2+对凝胶体系聚合有明显加速作用，使凝胶时间变短，Al3+也会使聚合加速，但效果不明显，Ca2+对体系有阻聚作用10选题依据及技术难度凝胶注模成型与传统成型工艺相比，有设备简单、成型坯体组分均匀、缺陷少、不需脱脂、不易变形、可成型复杂形状零件等突出优点以及半成品机械加工强度高、加工余量少等后续加工优势，可实现近净尺寸成型，具有很强的实用性。另外，胶凝成型远未实现产业化，还有较多技术问题未得

7、到解决，因此研究该技术的工业化具有较大的价值。存在主要技术问题：①如何获得低烧成收缩、高规整度、高生坯强度的氧化铝陶瓷坯体，实现机械化半成品加工；②实现浆料凝胶化时间、固相含量、料浆的流动性的可控和最优化；③利用工业级原料实现产业化生产；④进一步降低氧化铝陶瓷烧成温度11研究内容和拟解决的关键问题以氧化铝陶瓷为体系，研究注凝成型工艺各参数对生坯抗弯强度、固相含量、浆料流变性、注浆时间（胶凝时间）等的影响，同时考察实现工业化生产的可行性，重点研究注凝原料由分析纯改为工业纯后，注凝工艺参数的变化。拟解决的关键问题：获得高固相含量、低浆料粘度的浆体；研究采用工业纯

8、原料对注凝成型工艺的影响；探讨工业化小试的可行性。1