碳化养护制备钢渣粉3D打印材料及其性能研究

本工作提出了一种碳化养护钢渣粉3D打印材料的制备方法。以钢渣粉为主要胶凝材料,利用少量普通硅酸盐水泥的高水化活性保证材料打印成型后的初始强度,增强打印材料的可建造性,材料体系中硅灰颗粒的“滚珠效应”改善了打印材料的可挤出性,使用聚乙烯醇(PVA)、羧甲基纤维素钠(CMC)作为流变调节组分进一步调控打印材料的流变性能,满足材料打印性能需求。研究了拌合水固比与流变调节组分掺量对钢渣粉3D打印材料流变性能、打印性能与力学强度的影响规律,探究了碳化养护过程中钢渣粉3D打印材料成分变化与微观结构演变。结果表明,当浆料拌合水固比为0.16,PVA与CMC掺量分别为0.2%(质量分数,下同)、0.1%时,钢渣粉3D打印材料具有最佳的打印性能与力学强度,打印样品经12 h碳化养护后抗压强度为64 MPa,碳化养护过程中,大量镁方解石碳化反应产物填充基体孔隙,迅速提高打印材料基体的致密程度,是打印材料力学性能快速发展的主要机理。

0-3型γ-C2S压电复合材料的制备及性能研究

以γ型硅酸二钙(以下简称γ-C2S)为基体,以锆钛酸铅(PZT)为压电相,用压制成型、碳化养护方法制备出0-3型γ-C2S压电复合材料。分析了压电相体积分数及粒径分布、成型压力、碳化时间和极化时间对复合材料压电性能的影响,结果表明:复合材料压电性能在一定范围内随着压电相体积分数、成型压力、极化时间的增加而提高。在压电相体积分数从40%增加到85%时,复合材料压电应变常数d33从4.78 pC/N提升到67.8 pC/N;在压电相体积分数保持为60%,成型压力从50 MPa增加到200 MPa时,复合材料压电应变常数d33从14.6 pC/N提升到17.8 pC/N;在保持体积分数、成型压力一定时,极化时间为30 min较15 min复合材料具有更高的压电应变常数。同时,合理的颗粒级配对复合材料的压电性能也有显著的提升,当压电相体积分数为60%时,压电相陶瓷颗粒采用大颗粒、小颗粒混掺时复合材料压电性能得到显著提升,压电应变常数较只有小颗粒提升了1倍,达到33.9 pC/N。