陶瓷零件低温挤压自由成形工艺挤压过程及液相迁移

水基陶瓷膏体低温挤压自由成形过程中,液相迁移对挤压过程和成形件的性能有重要影响。将挤压过程分为压实阶段、过渡阶段及稳定挤压阶段,基于Benbow-Bridgwater模型推导出各阶段的挤压力方程。采用单因素试验法研究了挤出速度、间隔时间和挤出喷嘴直径对水基陶瓷膏体挤压过程中液相迁移的影响。试验结果表明,增大挤压速度,采用大直径挤出喷嘴,缩短间隔时间,均能有效减小挤压过程中的液相迁移,提高成形质量。

AlN陶瓷低温烧结中的液相迁移

用 XRF和 SEM/EDAX对 (YCa) F3助烧 Al N陶瓷烧结过程中的液相迁移规律进行了研究 ,以 Y、Ca为液相的“示踪元素”,得到烧结不同阶段液相分布的信息。结果表明 ,液相在坯体致密化和 Al N晶粒生长过程的驱动下向坯体表面迁移。

氮化铝陶瓷低温烧结过程中的液相迁移与表层晶粒生长

对YF3 CaF2烧结助剂体系的氮化铝(AlN)低温烧结过程中液相向表面迁移的现象和表层晶粒生长进行了研究,同时分析讨论了液相迁移的机制。AlN低温烧结过程中液相向表面的迁移,有利于减少晶界相,提高其热导率。然而,液相向表面过量迁移和富集则导致了表层晶粒的异常生长,坯体内部由于缺乏液相烧结助剂不能实现致密化,这一现象也造成陶瓷基板的翘曲。AlN陶瓷坯体在烧结起始阶段的快速收缩和坯体内部AlN晶界两面角大于72.5°都有助于液相向表面迁移。低温烧结后陶瓷表面的主要物相是AlN和Y2O3,Y2O3的出现并被碳热还原生成可挥发的YN可能是表面呈现蓝紫色的原因。表面Y2O3的产生与钇铝酸盐(Y3Al5O12,Y4Al2O9)液相迁移至AlN陶瓷表面并与炉中碳气氛发生碳热还原有关。

陶瓷材料低温挤压自由成形工艺液相迁移研究

利用正交试验法,研究了挤压工艺参数对水基陶瓷膏体低温挤压成形过程中挤出膏体的液相含量的影响。正交试验中选择挤压速度、挤出喷嘴长度及挤出间隔时间作为试验因素,挤出膏体中的液相含量作为评价指标。试验数据的极差和方差分析结果表明:液相迁移随挤出速度增大而减小,随挤出喷嘴长度的增加和间隔时间的延长而增大;各因素影响液相迁移的显著性参数依次为挤压速度>挤出喷嘴长度>挤出间隔时间。同时,建立挤出膏体中液相含量与工艺参数之间的回归预测模型。通过对比试验结果和模型计算结果发现:在本试验条件下,预测结果与试验结果的相对误差为1.410%,可对挤压过程中的液相迁移进行预测。

制备碳化钨功能梯度材料的液相迁移和方式的评述

自从WC-Co(FG WC-Co)梯度功能材料得到优异的耐磨性、断裂韧性和强度的组合,也提供了优异的工程性能,都超过了传统的均匀WC-Co材料。已经开发了许多生产FG WC-Co的工艺,其中几种已商品化。但是关于在WC-Co中如何形成梯度结构的基本原理在理解上还有相当大的分歧。根据最近大部分的研究,本文的作者们检验了制备FG WC-Co的工艺,发现大部分情况是通过液相迁移达到WC-Co中形成梯度结构,可用不同的技术诱发迁移。评述了几种有代表性的FG WC-Co工艺,并用液相迁移理论作解释。一种新工艺是用全烧结WC-Co渗碳来诱发液相迁移。

含Mo梯度钨合金液相烧结过程中的液相定向迁移

在液相烧结制备的含Mo梯度W-Ni-Fe合金中,对液相迁移或液相再分布的控制极为关键。液相迁移的驱动力为液相迁移压(Pm),而液相迁移压主要由界面张力和晶粒尺寸的变化所引起。本研究从实验角度探究W(Mo)-Ni-Fe体系中界面张力和晶粒尺寸对液相迁移的影响,并通过动力学模型来描述Mo的扩散和液相迁移。结果表明界面张力梯度与晶粒尺寸梯度均有助于液相的迁移,并且算得由晶粒尺寸和Mo分布梯度诱导的液相迁移速率分别为4.807×10-4kg/m2s和8.117×10-4kg/m2s。

Mo对钨基重合金液相定向迁移规律的影响

将93W-4.9Ni-2.1Fe压坯和95(93W-4.9Ni-2.1Fe)-5Mo压坯叠加,在1 500℃下烧结,利用光学金相显微镜观察界面附近的晶粒组织,利用能谱仪(EDAX)进行线扫描分析。结果表明,钼能够细化钨晶粒,但在液相中不是十分稳定,会向不含Mo的样品中迁移,Ni、Fe液相也有向Mo含量高的区域迁移的现象,并且随保温时间延长,迁移现象越明显。将W-Mo-49Ni-21Fe混合粉末铺放在纯钨板上,于1 500℃下烧结,利用数字显微镜测定和观察烧结样品二面角和液相侵入钨板的深度。结果表明,固-液界面张力引起液相向钨板的定向迁移,导致液相中W、Ni、Fe的含量均减少。钼含量越高,体系的二面角越小,固-液界面张力越小,因而定向迁移现象越明显,液相侵入钨-钨晶界越深,同时液相中W、Ni、Fe的含量更低。

涂层梯度液相烧结的扩散与输运动力学分析

本文分析了热喷涂梯度液相烧结时液相迁移和元素扩散的动力学过程 ,建立了相应的数学模型 ,并给出了实测数据 ,最后 ,讨论了界面扩散对基材的影响。

基于黏弹性理论液相共烧结模型的建立及应用研究

目前液相共烧结工艺相容性问题是限制功能梯度材料制备技术的关键问题之一,研究其理论模型具有重要的意义.基于现有液相烧结、液相迁移和固相共烧结模型的分析,提出了以颗粒半径、相对密度和液相体积分数为基本参数的液相共烧结模型,模拟预测了液相共烧结两端异种材料致密化和液相迁移的过程,并通过YG类硬质合金实验加以验证.实验结果表明:共烧结试样界面两端材料的密度及Co含量呈现梯度变化,其梯度分布与计算拟合的变化趋势一致,本研究建立的模型较准确地预测了YG8梯度硬质合金Co含量和密度沿梯度方向的变化规律.

高黏性水泥3D打印堵塞机理分析

为解决高黏性水泥3D打印堵塞问题,通过构建3D打印平台开展了物理模拟试验,采用X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对硬化产物进行检测,并利用有限元软件Polyflow分析打印喷头内部流场,最后结合试验和数值仿真结果确认堵塞问题原因。结果表明:高黏性水泥的凝结时间在10~23 min,与普通硅酸盐水泥相比,其会更快地硬化形成棱形晶体;打印喷头内部的压力梯度在挤出口变径处达到峰值113.9 kPa,并且螺槽内的浆料以塞流形式输运;在3D打印过程中,部分浆料黏附在螺杆表面,并快速硬化形成的产物嵌入到螺杆微观凹凸表面中,而未黏附的浆料在筒内高压差作用下以塞流形式输送,在筒内变径处发生液相迁移,最终导致打印堵塞。研究结果可为高黏性水泥3D打印喷头设计提供理论支撑。

烧结碳气氛对CVD涂层刀片基体脱β层厚度的影响

为了研究烧结气氛对硬质合金脱β层厚度的影响,本研究以WC、Co、Ti(C,N)、(Ti,W)C和(Ta,Nb)C粉末为原料,通过脱氮气氛烧结制备了WC-(Ti,W)C-Ti(C,N)-(Ta,Nb)C-Co梯度硬质合金,并分析了Ti(C,N)含量和烧结碳气氛对合金微观组织与性能的影响规律。结果表明,添加Ti(C,N)将促进立方相向合金内部扩散,钴往外的扩散驱动力增强,在合金表面形成岛状或层状覆钴现象。烧结气氛主要是通过合金表面的碳含量来影响液相和立方相的迁移来影响脱β层的形成,随烧结炉碳气氛升高,脱β层厚度减少,添加0.9%Ti(C,N)制备的梯度硬质合金在低、中、高3种碳浓度气氛中脱β层厚度分别为20.2μm、10.7μm、0μm,因此,碳浓度气氛是影响脱β层厚度的一个重要因素。

工艺参数对固体自由成型工艺中陶瓷膏体挤出过程的影响

基于陶瓷膏体挤出的固体自由成型(SFF)技术是复杂陶瓷零件制造技术的重要发展方向,膏体挤出过程的控制对SFF陶瓷零件制作工艺至关重要。研究了挤出速度和挤出口尺寸对水基膏体挤出过程的影响,结果表明:挤出压力随挤出速度和挤出口长度的增加而增大,挤出体液相含量在速度较低时偏离初始值,发生了液相迁移现象;挤出压力图和液相迁移的发生存在一定的关系;在挤出速度为0.15mm/s,挤出头长度和直径分别为12～18mm和1mm的情况下,膏体挤出过程不发生液相迁移现象,可用于陶瓷零件的SFF制造工艺。

水基ZrB_2膏体的挤出流变行为研究

研究了用于Freeze-form Extrusion Fabrication工艺的水基ZrB2膏体的挤出流变性能。动态力学分析表明该膏体可以作为粘弹塑性体来处理:在挤出过程中,屈服前表现为粘弹性固体特性,屈服后表现为粘塑性流体特性。虽然有剪切变稀现象,但在实际的挤出工艺范围内表观粘度变化平稳,水基ZrB2膏体可稳定挤出,并可用宾汉体流体进行描述。挤出实验表明:挤出速度高于0.1 mm/s时不发生液相迁移现象,可以用Benbow-Bridgwater模型来预测挤出压力和挤出参数的关系。

活化干燥过程中银催化剂金属分散度和表面形貌研究

银催化剂的活性中心是负载在α-Al_(2)O_(3)载体上银微粒外表面的原子,所以对银催化剂表面形貌、表面结构等的研究十分重要。采用两种多孔片状α-Al_(2)O_(3)载体,研究活化干燥过程中影响银催化剂金属分散度和表面形貌的关键因素,考察多孔载体孔径、毛细突破压力变化对银胺络合物分解和液相迁移的影响,并对比两种载体制备的银催化剂性能。结果表明,多孔载体中银胺络合物的分解和液相迁移,是影响活化干燥过程中银催化剂金属分散度和表面形貌的关键因素。小孔中毛细突破压力和饱和温度高,有利于银胺络合物的分解和银微粒的负载,但孔过小容易造成银微粒的过度生长和聚集。孔径过大,毛细突破压力和饱和温度低,银胺络合物会随液相迁移,造成孔中银的流失。多孔载体中银胺络合物分解和液相迁移的研究有利于提高银的利用率。工业制备银催化剂的金属粒子生长机理主要与金属烧结有关,预干燥可减少爆沸并降低银损,但也会因金属烧结导致银微粒过度生长。实验表明,真空条件下60℃预干燥,可大幅降低金属烧结和银微粒过度生长的趋势,提升银催化剂性能的稳定性。

硬质合金表面覆钴机理及其影响因素

本文综述了硬质合金表面覆钴机理、影响因素及其对合金性能的影响,重点阐述了硬质合金液相迁移力、毛细管力、表面张力和Co相挥发对表面覆钴层的形成的影响,并结合各种合金成分和烧结制度,阐明了影响表面覆钴的主要工艺因素和控制途径。结果表明,表面覆钴层形成于降温过程中某个非常短的时间段,合金成分钴含量高、晶粒度细,并且烧结过程中慢速降温和在脱碳气氛中降温,可以促进表面覆钴层的形成。表面覆钴层可以显著提高WC-Co硬质合金表面韧性和焊接性能。