流延法制备陶瓷薄片的研究进展

流延成型是一种目前使用较广泛,能够获得高质量、超薄型陶瓷薄片的成型方法。本文论述了流延成型时有机物(包括溶剂、分散剂、粘结剂、增塑剂等)的选择原则、浆料的制备以及流延工艺过程,并对影响流延膜厚度和流延膜质量的因素进行了分析讨论,同时提出了改进流延膜质量的措施。

氧化锆粉末特性和有机添加剂对流延法制膜的影响

用四种不同粒径的、全稳定的ZrO2粉料进行了燃料电池电解质厚膜的流延实验．结果表明，流延成膜的最佳料浆组成随粉料粒径有很大变化，随着粉料粒径的减少；所需要的分散剂用量相应增加，同时；所需要的粘结剂与塑性剂用量也必须增加，以确保素坯膜有足够的强度与韧性．此外，料浆粘度对成膜的影响也很大，在所研究的料浆系统中，为了得到好的素坯膜，适中的料浆粘度应控制在400～600mpas（剪切速率为350s-1）范围以内．

流延法制备短纤维增强玻璃陶瓷基复合材料

研究了短纤维增强玻璃陶瓷基复合材料制备工艺中的短纤维分散和单向纤维预浸片制备。结果表明：在聚乙稀醇水溶液与乙二醇的混合分散介质中，采用搅拌法可以得到短纤维的均匀分散，分散介质的触变性对于均匀分散体系的获得与保持是十分必要的；流延法有利于控制短纤维预浸片中纤维的取向。单向预浸片热压获得了高强韧性的复合材料试样。

流延法制备低温烧结的高热导率AlN基片

本文研究了流延法制备低温烧结的高热导率ＡｌＮ基片过程中影响流延浆料粘度的主要因素，结果表明，溶剂比例的增加会导致浆料粘度下降，增塑剂的减少则使粘度上升．本文还研究了添加剂对ＡｌＮ陶瓷烧结及热导性能的影响，实验表明Ｂ２Ｏ３能以过渡液相的形式促进烧结，而Ｄｙ２Ｏ３在低温下具有较好的去除ＡｌＮ晶格氧的能力．通过添加Ｄｙ２Ｏ３、Ｂ２Ｏ３等组成的混合助烧结剂；在１６５０℃下烧结４ｈ，获得了热导率高达１３０Ｗ／ｍ·Ｋ的ＡｌＮ基片．

流延法制备ZrO_2/不锈钢功能梯度材料(英文)

采用流延法制备了ZrO2/316L不锈钢功能梯度材料,利用成分分布函数设计梯度层厚度来减小各层间的残余应力,通过改变黏合剂添加量得到各梯度层中ZrO2的体积分数(φ)和黏合剂与混合粉体积比(M)的关系:M=1.029φ+1.652,并研究了烧结工艺对材料组织形貌的影响。结果表明:在真空无压条件下,1350 ℃烧结可得到成分呈梯度变化,各梯度层界面结合良好的ZrO2/316L功能梯度材料。

流延法制备SOFC NiO/YSZ阳极的研究

流延法制备了SOFC NiO/YSZ阳极,比较了NiO(微米级)和NiO(纳米级)两种NiO,发现由NiO(纳米级)制备的电池在800℃最大放电功率密度257.1mW/cm2,而由NiO(微米级)制备的电池相同条件下仅为124.9mW/cm2,原因在于NiO(纳米级)粒径小,制备的阳极三相反应区大。NiO(纳米级)经700℃煅烧后制备的电池最大功率密度增加到369.0mW/cm2,而800℃和900℃煅烧时减少到169.5和159.0mW/cm2,因为700℃煅烧增加了NiO的活性,而800和900℃煅烧的NiO粒径增大到1.35μm,制备的阳极减小了反应活性区。YSZ在1200℃煅烧后,粒径从0.2μm增加到34μm,由于YSZ粒径远大于NiO,导致NiO之间接触不良,制备的电池性能下降到120.0mW/cm2,继续球磨12h后,YSZ粒径减小到0.70μm,NiO和YSZ之间分布均匀,制备的电池放电功率密度提高到447.9mW/cm2。

流延法制备陶瓷燃料电池电解质膜的研究进展

本文介绍了用于陶瓷（固体氧化物）燃料电池电解质膜制备的先进的流延工艺，详细分析了粉料、溶剂、分散剂、粘结剂和塑性剂等主要原材料及其在流延料浆中的作用机理，最后简要地阐述了典型的流延制备工艺过程。

共流延法制备固体氧化物燃料电池阳极的优化

采用共流延成型、共烧结法制备了以Ni-YSZ阳极支撑的氧化钪稳定的氧化锆(SSZ)电解质膜。为提高电化学活性在支撑阳极与电解质膜之间引入了Ni-SSZ活性阳极。通过调整活性阳极的厚度和SSZ:NiO的质量比优化了阳极活性;通过比较支撑阳极中添加不同造孔剂含量时的性能,优化了支撑阳极的孔隙率。研究结果表明,当活性层厚度为35μm,质量比为w(SSZ):w(NiO)=1:1,支撑层造孔剂含量为10wt%时,阳极活性最佳;采用丝网印刷并烧结LSM-SSZ复合阴极后,所得单电池在750℃的最高功率密度达到0.96 W/cm2,比优化前本课题组前期报道的性能提高了2.3倍。

流延法制备YSZ电解质薄膜研究

选用两种Y2 O3稳定ZrO2 (YSZ)材料 ,用流延成形法制成了厚度为 0 .2mm的YSZ固体电解质薄膜。实验发现 ,用共沉淀法制备的YSZ粉料 ,可以在 1450℃烧成 ;而固相混合法制成的粉料 ,必须在 1580℃才能烧结。文中对实验材料性能、组织形态以及流延工艺进行了研究。

流延法制备对称型ZrO_2/不锈钢功能梯度材料

采用流延法制备了成分梯度为10%(体积含量,下同)的对称型ZrO2/不锈钢功能梯度材料,利用成分分布函数和经典层合板理论对成分和残余热应力的分布进行了设计分析,观察了其微观形貌,并对截面的显微硬度进行了表征。结果表明:采用流延法制备的对称型ZrO2/不锈钢功能梯度材料成分过渡良好,梯度层界面结合紧密,与对称型层状ZrO2/不锈钢复合材料相比,最大残余热应力减小,热应力缓和效果明显。

用流延法制备LSGM电解质膜的研究

稀土钙钛矿型氧化物LaGaO3是固体氧化物燃料电池(SOFC)研制中具有应用前景的固体电解质材料,用固相反应法制备La0.85Sr0.15Ga0.85Mg0.15O2.85粉末,其水溶液pH值出现先升后降的规律,由于粉末在水溶液中很稳定,因而可采用水基浆料制备电解质膜。在La0.85Sr0.15Ga0.85Mg0.15O2.85粉末中加入适量分散剂、粘结剂、塑化剂、去泡剂和溶剂,用流延法制备LSGM厚膜,其厚膜完整、无宏观缺陷及可以卷曲,经过1500℃、10～24h烧结后可得到致密的LSGM厚膜。

流延法制备SrBi_4Ti_4O_(15)压电陶瓷

采用固相法和熔盐法(KCl-NaCl 作为熔盐)合成 SrBi_4Ti_4O_(15)陶瓷粉体,用模板晶粒定向技术(TGG)获得具有各向异性晶粒定向排列的 SrBi_4Ti_4O_(15)陶瓷。实验中,着重探讨了流延成型的工艺。分析表明,以预烧温度900℃模板和900℃固相粉体在1200℃烧结合成制得的流延片的取向度(79.52%)较高,定向排列程度较高,但由于实验过程中,添加了大量有机溶剂,所以有许多缺陷存在。以900℃模板在1200℃烧结的流延陶瓷片的介电性能最好。

流延法制全氟磺酸质子交换膜的性能研究(英文)

全氟磺酸质子交换膜作为一种固体聚合物电解质,它具有化学稳定性和热稳定性好、电压降低、电导率高、机械强度高等优点,可在强酸、强碱、强氧化剂介质和高温等条件下使用,并已成为氯碱工业及燃料电池生产中最关键的组件。对流延法制全氟磷酸质子交换膜的物理机械性能和电性能进行了研究,并与挤出法制全氟磺酸质子交换膜比较,认为流延法膜和挤出法膜物理机械性能和电性能相差不大,但在表面形态上具有较大差异。

流延法在Si_3N_4块体及Si_3N_4/BN层状材料制备中的应用

本文采用流延法制备了Si3N4块体及Si3N4/BN层状材料。流延法已经在陶瓷的制备工艺中得到了广泛的应用,但是很少用于Si3N4体系,尤其是水基流延法。用流延法制备Si3N4/BN层状材料时,可以较为容易地控制坯片的厚度,得到性能稳定的层状材料。

流延法制备铌酸钾钠无铅压电陶瓷的工艺研究

以Na2CO3,K2CO3,Nb2O5等为原料,采用固相法合成了K0.5Na0.5NbO3的粉体,并以此粉体为主要原料,添加适量的分散剂、粘结剂及除泡剂制备浆料,采用流延法制备K0.5Na0.5NbO3膜片,研究了K0.5Na0.5NbO3固相含量、分散剂、粘结剂及除泡剂的种类及含量对流延浆料流延性能和对K0.5Na0.5NbO3陶瓷的影响。实验结果表明:流延膜的厚度在0.3mm时,选用三乙醇胺作分散剂效果最好,当固相含量在55wt%时,分散剂用量在2%时浆料的粘度为2000mPa.s,适合于流延工艺;粘结剂PVB的含量在8%时膜片强度较高。

流延法制备Si3N4块体及Si3N4／BN层状材料

采用流延法制备了Ｓｉ３Ｎ４块体及Ｓｉ３Ｎ４／ＢＮ层状材料。流延法已经在陶瓷的制备工艺中得到了广泛的应用，但是很少用于Ｓｉ３Ｎ４体系，尤其是水基流延法。用流延法制备Ｓｉ３Ｎ４／ＢＮ层状材料时，可以较为容易的控制坯片的厚度，得到性能稳定的层状材料。

流延法制备Metal/Al_2O_3复合基板及其导热性能

采用流延法制备Metal(Al,Mo,Ni)/Al_2O_3复合基板,优化了流延成型工艺,表征了不同复合基板的相组成、致密度和热导率,并对其导热机理进行讨论。结果表明:固含量为60%时浆料流动性较好,基板的相对密度高。经1550℃烧结后复合基板中的金属相均发生了不同程度的氧化,其中Ni/Al_2O_3复合基板的抗氧化性能最好,其相对密度在95%以上,热导率为29.1 W/(m·K),有望作为散热基板应用于LED组件中。

流延法制备高热导率定向石墨/高分子复合片层材料(英文)

以天然鳞片石墨为原料,PVB为黏结剂,PEG和DBP混合物为增塑剂,通过流延工艺在室温下制备了定向排列的石墨/聚合物片层复合材料。系统分析了不同黏结剂用量和流延刀口高度下复合片层材料的定向排列状况,并探讨了定向排列程度对其热导率的影响。XRD和SEM的结果表明,石墨/聚合物复合片层材料显示了不同程度的定向排列。热导率测试结果表明,片层复合材料的热导率随着定向排列程度的提高而增大。通过优化黏结剂的用量和流延刀口高度制备了具有较高热导率的片层复合材料,其热导率最高可达490 W/(m.K)。

流延法制备对称结构Al_2O_3梯度多孔陶瓷

采用流延法制备了孔隙率呈梯度变化的对称结构Al2O3梯度多孔陶瓷,观察了其微观形貌和梯度界面结构,并对其抗弯强度和热震性能进行了表征。结果表明:采用流延法制备的Al2O3梯度多孔陶瓷呈内疏外密的对称梯度变化,梯度层界面结合紧密,其相组成为α-Al2O3,与相同孔隙率Al2O3均匀多孔陶瓷相比,具有良好的抗弯强度和热震性能。

流延法制备管状ZrO_2/SUS316L功能梯度材料

结合流延法和辊压成型技术制备梯度变化为10%和20%（体积分数）的管状ZrO2/SUS316L梯度材料,优化了管状梯度材料的制备工艺,对其截面形貌进行了表征,利用有限元模拟其应力分布,并结合压缩和循环热震实验对管状梯度材料的径向力学性能和热冲击行为进行了研究。结果表明,所制备的管状ZrO2/SUS316L梯度材料成分梯度过渡良好;径向压缩时最大拉应力产生于外壁不锈钢层,20%（体积分数）管状梯度材料的抗压缩变形的能力较高,但是断裂功较低,而10%（体积分数）管状梯度材料接近于塑性断裂方式;随着梯度变化降低,管状梯度材料的热冲击性能提高,梯度变化10%（体积分数）时500~25℃最大循环热震次数为78。