水基料浆注模凝胶法制备氧化铝陶瓷高压真空开关管壳

采用水基料浆注模凝胶法制备出了高质量的 96 %Al2 O3瓷高压真空开关管壳。解决了高固相含量水基料浆的配制 ,注模凝胶化和脱模操作等问题。研究结果表明 ,其尺寸精度和表面质量良好 ,密度达到 3 .79g/cm3,多项机电性能均超过产品技术要求。证实了水基料浆注模凝胶法制备高压真空开关管壳是一种新的低成本制备技术 。

水基凝胶注模用高固相含量氧化锆增韧氧化铝陶瓷浆料及烧结陶瓷的性能

在不同氧化锆质量分数(25.0%,27.5%,30.0%)和分散剂添加量(0.2%~0.4%,质量分数)下制备高固相含量(45%~57%,体积分数)、不同pH(1~12)的氧化锆增韧氧化铝(ZTA)陶瓷浆料,研究了pH、分散剂添加量和固相含量等对陶瓷浆料流变性能的影响;在较佳pH和分散剂添加量下制备不同氧化锆含量的陶瓷浆料,经水基凝胶注模成型后,在1600℃进行常压烧结,测试了烧结陶瓷的相对密度和力学性能。结果表明:当pH为7~12时,ZTA陶瓷浆料的Zeta电位和黏度均随pH的增大先减小后增加,且当pH为9时Zeta电位绝对值最大、黏度最小,说明此时陶瓷浆料最为稳定;随着分散剂添加量增加,浆料黏度先减小后增大;随着固相含量增加,浆料黏度增大;在pH为9、分散剂质量分数为0.3%条件下,制备的高固相含量(45%~55%)ZTA陶瓷浆料具有良好的流动性和较低黏度,成型并烧结后,当固相含量较高时,陶瓷的相对密度、抗弯强度和断裂韧度均较高。

轻烧MgO粉对凝胶注模法制备MgAl_(2)O_(4) 多孔陶瓷性能的影响

为了降低原料成本,简化工艺流程,提高MgAl_(2)O_(4)多孔陶瓷的性能,将Al_(2)O_(3)粉和MgO粉于1500℃保温2 h合成了MgAl_(2)O_(4)粉体,再外加轻烧MgO粉(外加质量分数分别为0.5%、1.0%、1.5%和2.0%),采用凝胶注模法于1500℃保温2 h制备了MgAl_(2)O_(4)多孔陶瓷,研究轻烧MgO粉外加量对MgAl_(2)O_(4)多孔陶瓷结构和性能的影响。结果表明:1)以轻烧MgO粉作为固化剂制备的MgAl_(2)O_(4)多孔陶瓷烧后线收缩率较小,具有较好的尺寸稳定性,且孔径主要分布在0.5~2.0μm;2)随着轻烧MgO粉外加量的增加,MgAl_(2)O_(4)多孔陶瓷的显气孔率和气通量增加,显微结构较均匀;3)当轻烧MgO粉外加量(w)为2.0%时,MgAl_(2)O_(4)多孔陶瓷的综合性能最佳。

基于Isobam新体系凝胶注模成型制备氮化硅陶瓷

利用一种新型无毒的异丁烯马来酸酐聚合物,采用凝胶注模的方法制备了氮化硅陶瓷。采用不同分子量的Isobam用作分散剂和胶凝剂,研究了其添加量及固相含量对Zeta电位和流变性影响,并探讨了其分散和凝胶化机理。该新型体系相较于传统丙烯酰胺体系无毒且更加环保,添加量极少,不足原始粉料的1wt.%。因此,在烧结过程中即可排除有机物,无须制定特殊排胶制度,简化了工艺。采用气压烧结的方法,在1760℃下保温2 h得到的烧结体结构均匀致密,β-Si_(3)N_(4)形成相互搭接的连锁微结构。随着分散剂含量的增加,烧结体的密度、孔隙率和抗弯强度变化不大,当固含量为40 vol.%,Isobam 600含量为0.3 wt.%时,密度为2.9 g·cm^(-3)、抗弯强度454 MPa。固含量增加到45 vol.%时,密度可达3.0 g·cm^(-3)。

酚醛/环氧树脂凝胶注模成型制备反应烧结碳化硅

为了探究一种低成本、环保的反应烧结碳化硅材料成型方法,以SiC细粉和微粉、酚醛树脂和环氧树脂为主要原料,四甲基氢氧化铵为分散剂,配制固相质量分数为55%,酚醛树脂质量分数分别为13.5%、18%、22.5%及27%的SiC陶瓷泥浆,采用凝胶注模成型制成坯体,坯体经固化、800℃保温2 h热处理后,在真空条件下1760℃保温3 h制备反应烧结碳化硅材料。研究了坯体的固化机制及酚醛树脂加入量对试样显微结构、物相组成和物理性能的影响。结果表明:1)坯体固化机制为酚醛/环氧树脂中羟甲基与芳环的邻对位氢发生缩合反应交联,形成了较高强度的结合网络。2)随着酚醛树脂加入量的增加,树脂体系裂解残碳与熔融硅反应,烧后试样的常温抗折强度先增加然后降低。当酚醛树脂加入量为18%(w)时,烧后试样常温抗折强度最高,为79.9 MPa,此时试样的显气孔率和体积密度分别为1.1%、2.88 g·cm^(-3)。

凝胶注模-发泡法制备煤矸石多孔吸声材料的工艺研究

本文以煤矸石为基体组分,以十二烷基硫酸钠为发泡剂,以氯化铵为促凝剂,以硼砂为烧结助剂结合凝胶注模法及发泡法制备了多孔吸声材料,并研究了水固比、胶凝剂含量和烧结温度等因素对浆料黏度和多孔吸声材料显气孔率、吸声系数以及抗折强度的影响,最终制得显气孔率为49.54%、1600 Hz频段吸声系数为0.953、抗折强度为2.67 MPa的多孔吸声材料。结果表明:水固比对浆料的黏度和多孔吸声材料显气孔率、吸声系数以及抗折强度都有显著影响;胶凝剂含量主要影响材料的显气孔率,进而影响材料的抗折强度;烧结温度主要影响材料的孔径分布,进而影响材料不同频段的吸声系数。水固比0.35、胶凝剂含量35%(质量分数)、烧结温度700℃为最佳制备工艺参数。

烧结温度对凝胶注模成型熔融石英陶瓷性能的影响

烧结是陶瓷材料的关键制备工序,会直接影响陶瓷材料的性能。采用注凝成型方法制备了大尺寸熔融石英陶瓷材料,在不同温度下进行烧结并分别对烧结后的坯体体积质量、气孔率、收缩率、抗弯强度、抗压强度进行了测试,同时进行了XRD、SEM表征。结果表明,当烧结温度为1 190℃时,注凝成型熔融石英陶瓷试样抗折强度、抗弯强度均出现峰值,试样的综合性能最佳。

基于凝胶注模的高透性ZrO_(2)陶瓷研究

以5Y-PSZ纳米粉体为原料通过水基凝胶注模成型制备了ZrO2陶瓷材料,探究烧结温度对ZrO_(2)陶瓷晶相组成、力学性能、微观结构和透光性等的影响。结果表明:当终烧温度从1425℃升高到1550℃时,烧结体的晶粒尺寸逐渐增大,晶粒生长得不均匀性和不对称性愈发严重,烧结体的抗弯强度和透光度均先增大后减小。在终烧温度为1475℃时,强度达到最大,为476 MPa,此时透性T%(1 mm)为35.9%;在终烧温度达到1500℃时,烧结体的透性T%(1 mm)达到最大,为40.75%,抗弯强度为430 MPa。

异丁烯-马来酸酐共聚物凝胶注模成型制备多孔氮化硅陶瓷

以不同粒径的氮化硅粉为原料,采用异丁烯-马来酸酐共聚物凝胶注模成型制备多孔氮化硅陶瓷,研究不同粒径氮化硅颗粒在异丁烯-马来酸酐共聚物水溶液中的分散性及氮化硅颗粒浆料的流变性能,对烧结样品的物相、微观形貌和结构以及介电性能进行表征与分析。结果表明:粒径小于0.5μm的氮化硅颗粒在异丁烯-马来酸酐共聚物水溶液中更易团聚而沉降,氮化硅颗粒浆料的黏度、切应力比粒径为1~3μm的氮化硅颗粒浆料的大;不同粒径原料制备的氮化硅陶瓷的主晶相为α-氮化硅和β-氮化硅,样品的烧结收缩率、密度差异较小,孔隙率约为20%,抗弯强度均大于400 MPa。

凝胶注模-固相反应法制备硼酸铝多孔陶瓷

为了提高硼酸铝基陶瓷的强度和隔热性能,以Al_(2)O_(3)纳米粉和B_(2)O_(3)微粉为主要原料,采用叔丁醇基凝胶注模结合原位固相反应工艺制备硼酸铝多孔陶瓷,研究了Al、B物质的量比(分别为9∶2、9∶4和9∶6)、热处理温度(分别为1000、1200和1400℃)对硼酸铝多孔陶瓷性能的影响。结果表明:1)由于B_(2)O_(3)在高温下易挥发,过量的B_(2)O_(3)有利于硼酸铝晶须的生成;但过量太多会使生成的硼酸铝晶须过于粗大,导致试样致密度过高。2)热处理温度过低,硼酸铝晶须发育较差,试样致密度较低;而热处理温度过高,晶须之间会发生烧结致密化。3)当Al、B物质的量比为9∶4,热处理温度为1200℃时,硼酸铝晶须长径比较大,并相互交织形成三维网络结构;所得多孔陶瓷具有较小的体积密度(0.67 g·cm^(-3))、较低的热导率(室温下0.141 W·m^(-1)·K^(-1))和较高的常温耐压强度(6.23 MPa)。

用于凝胶注模成形的SiC/炭黑浆料的黏度控制

制备用于凝胶注模成形的SiC/炭黑浆料,采用旋转黏度计和Zeta电位测量仪表征浆料的黏度及稳定性,研究聚乙烯吡咯烷酮(PVP)和浆料制备工艺参数对炭黑浆料分散性的影响,分析影响SiC/炭黑凝胶注模浆料黏度的主要因素。结果表明:PVP在炭黑颗粒表面的吸附可增大炭黑在水中的Zeta电位绝对值,同时提高炭黑颗粒之间的空间位阻斥力,从而改善炭黑颗粒在水中的分散。PVP在炭黑浆料中的最佳添加量为2.25 mg/m^(2),浆料的最佳球磨时间为9 h。在SiC粗细颗粒级配为2∶1,炭黑质量分数为6%,单体质量分数为15%的优化工艺条件下,得到黏度适中的高固相含量浆料,适应于凝胶注模成形。

凝胶注模法制备锥管串接式阳极支撑固体氧化物燃料电池及其性能研究

采用丙烯酰胺作为水系凝胶注模法的单体,制备了锥管串接式阳极支撑固体氧化物燃料电池。凝胶注模法制备锥管式多孔阳极(NiO-YSZ)生坯时,反应温度为90℃,无须引发剂和催化剂;随后,将生坯在1200℃下预烧。电解质(YSZ)薄膜采用浸渍法制备在上述阳极多孔支撑体上,在1400℃下共烧结。阴极(Ag-GDC)采用涂刷法涂覆在电解质膜上,并于850℃烧结。制备的单节电池在800℃的峰值功率密度为693 mW·cm^(-2);两节串联电池的开路电压达2.06 V,输出功率达2.31 W(有效面积为4.1 cm^(2))。

凝胶注模-冷冻干燥法制备磷酸铝基多孔陶瓷

磷酸铝多孔陶瓷是一种新型的多孔材料,在催化剂载体、膜支撑材料、过滤分离材料、有毒物质吸附剂等领域有着广泛的应用前景。本实验以磷酸二氢铵和氢氧化铝为原料,采用凝胶注模结合冷冻干燥工艺制备了具有连通开孔结构的磷酸铝基多孔陶瓷,探究了淀粉质量分数(0、2%、4%、6%、8%、10%)和碳酸钙质量分数(0、5%、10%、15%、20%)对磷酸铝多孔陶瓷烧结性能的影响。结果表明:随着淀粉质量分数从0增加到10%,多孔陶瓷的吸水率和开气孔率呈先减小后增大的趋势,体积密度和抗压强度呈先增大后减小的趋势;随着碳酸钙质量分数从0增加到20%,多孔陶瓷的吸水率和开气孔率呈先减小后增大的趋势,体积密度和抗压强度呈先增大后减小的趋势。

半水基凝胶注模工艺制备变密度氮化硅陶瓷研究

本文以淀粉为模板剂,研究了半水基注模凝胶技术制备变密度氮化硅陶瓷材料的方法。结果表明:氮化硅陶瓷材料的密度随淀粉含量的增加,而逐渐降低;氮化硅陶瓷材料的介电常数随密度的降低而逐渐降低。利用此方法成功制备出密度1.38 g/cm3,介电常数2.6的低密度氮化硅陶瓷材料。

凝胶注模成型技术的研究与进展

对凝胶注模成型技术的研究与进展情况进行综述。阐述成型原理和工艺过程;总结凝胶体系,并根据凝胶体系的来源将其分为合成凝胶体系和天然凝胶体系两类;介绍该技术在粗颗粒粉体材料、复合材料、多孔材料、功能材料和粉末冶金等领域的应用研究情况;探讨凝胶注模成型技术存在的问题和研究发展方向。

α-Al_2O_3悬浮体的流变性及凝胶注模成型工艺的研究

陶瓷凝胶注模成型工艺是一种新颖的成型工艺，具有很好的应用前景．它将高分子化学单体聚合的思路引入到陶瓷的成型工艺中，可制备高强度、高均匀性的陶瓷坯体．本课题对氧化铝陶瓷的凝胶注模成型工艺中的低粘度且高固相体积分数浓悬浮体的制备、浓悬浮体的固化、成型坯体的性能及其显微结构进行了研究，并通过凝胶注模成型工艺制备出了多种形状复杂、致密的陶瓷部件．

凝胶注模工艺制备高强度多孔氮化硅陶瓷

采用凝胶注模成型工艺,成功地制备了具有高强度、结构比较均匀并有较高气孔率的氮化硅多孔陶瓷。本文研究了制得的多孔氮化硅的力学性能和微观结构,并讨论了获得高性能的原因。结果表明,采用适当的成型条件可制备出结构均匀、强度高、加工性能优良的坯体,烧成的多孔氮化硅陶瓷强度均>150MPa,气孔率>50％。SEM照片显示气孔是由长柱状β-Si3N4晶搭接而成的。均匀的气孔分布和柱晶结构是获得高性能的主要原因。

叔丁醇基凝胶注模工艺制备轻质、高强莫来石多孔陶瓷

以叔丁醇为成型溶剂,莫来石粉为起始原料,采用凝胶注模成型方法制备出轻质、高强莫来石多孔陶瓷.莫来石多孔陶瓷中的孔隙形成于干燥过程中叔丁醇的快速挥发,孔隙分布均匀且相互连通.随烧结温度升高,气孔率、开气孔率和比表面积分别由77.8%、76.0%和10.39m2/g下降到67.6%、65.5%和4.26m2/g,而抗压强度则由3.29MPa显著提高到32.36MPa,材料孔径大小受烧结温度影响较小,孔径尺寸呈单峰分布,且几乎所有的气孔都为开口气孔,透气度与孔径尺寸具有一致的变化关系.莫来石多孔陶瓷在高气孔率条件下仍然保持高强度的主要原因是材料中均匀的孔隙结构、孔径尺寸小且相对集中、以及因烧结颈的形成在空间上所表现出的一种颗粒搭接骨架结构.

凝胶注模成型制备纳米复合多孔氮化硅陶瓷

采用凝胶注模成型两步法烧结工艺 ,利用纳米碳粉增强 ,成功地制备出了具有高强度、结构比较均匀并有较高气孔率的氮化硅多孔陶瓷。借助X射线衍射 (XRD)、扫描电子显微镜 (SEM )、X射线能谱(EDS)、Archimedes法和三点弯曲法等方法对多孔氮化硅陶瓷的微观结构和基本力学性能进行了研究。结果表明 :在适当工艺条件下可制成平均强度 >10 0MPa、气孔率 >6 0 %的多孔氮化硅陶瓷。SEM照片显示气孔是由长柱状 β Si3 N4晶搭接而成的 ,气孔分布均匀。XRD图谱显示有SiC生成。发育良好的柱晶结构。

陶瓷凝胶注模成型工艺研究进展

介绍了陶瓷凝胶注模成型(gel-casting)工艺的基本原理、流程及影响因素。综述了该工艺的研究进展,指出了陶瓷凝胶注模成型工艺中依然存在的问题,探讨了几种改进型陶瓷凝胶注模成型工艺,最后展望了其发展前景。