水基流延工艺制备陶瓷材料的研究

流延法作为制备片层材料的重要工艺已经被陶瓷研究者广泛应用。但是,有机流延体系带来的环境污染、毒性及易燃性等问题已被社会所关注。因此,研究无毒、无污染的水基流延工艺已得到材料界的广泛重视。本文主要概述了国内外水基流延工艺的研究现状,重点介绍了PVA体系、丙烯酰胺凝胶流延体系、纤维素类粘结剂体系及乳胶体系的不同特点;从粘结剂、分散剂、增塑剂等多个角度分析了影响水基流延工艺的技术因素,并提出了很好的解决方法,最后介绍了乳胶体系水基流延工艺在制备片状或层状陶瓷材料方面的应用。

陶瓷注射成型超临界CO_2流体脱脂工艺研究

利用超临界CO_2流体萃取技术从陶瓷注射成型坯体中萃取有机粘合剂。对陶瓷注射成型中所使用的有机载体组分进行研究,对陶瓷注射成型超临界CO2流体脱脂的工艺条件进行了探索,研究了不同萃取压力,温度及时间对萃取率和陶瓷坯体脱脂质量的影响。结果显示利用40%～50%(质量分数,下同)非极性分子有机物石蜡(PW)与30%～40%极性分子有机物聚丙烯(PP)及20%硬脂酸(SA)组成陶瓷注射成型熔体中的有机载体,在压力P=30MPa,温度T=58℃的超临界CO2流体中脱脂可在较短的时间内获得无缺陷的陶瓷注射成型生坯。

LOM制造工艺在陶瓷领域的应用研究

概述了国内外LOM (LaminatedObjectManufacturing)制造的研究进展 ,详细介绍了LOM制造工艺在陶瓷领域的应用。还介绍了水基流延法制备LOM用卷材的工艺 ,并预测LOM工艺在片状。

压电陶瓷直线驱动器的设计与实验研究

提出一种新型的可直线运动的压电陶瓷驱动器。驱动器选用圆环形的压电陶瓷(PZT4),其外径10mm,内径4.5mm,厚0.8mm,陶瓷表面均匀分成4个扇形电极区,以"正、正、负、负"沿厚度方向极化。该驱动器定子采用棒板结合式结构,一个中轴的两端分别连接了两个对称的圆形平板,圆板与中轴相互垂直。两片陶瓷分别粘接在定子的两圆形平板外侧,对定子激振形成两圆平板的交替式跨步直线运动。驱动器整体外径12mm,长度10.6mm。采用有限元方法对驱动器的运动模态进行了仿真,通过谐响应分析计算了驱动器在X向和Y向的振幅,分析了驱动器的运行原理。实验结果表明:驱动器最佳工作频率在13.15kHz左右,驱动电压100Vo-p时驱动器的最高运行速度为34mm/s。该驱动器在小载荷、高精度精密定位等场合具有很好的实用化前景。

新型纳米氧化锆陶瓷的抗时效研究

目的针对新型纳米氧化锆复合陶瓷的抗时效性进行研究。方法将纳米氧化锆陶瓷原料中混入5wt%氧化铝(Al2O3)后经过冷等静压及高温烧结后制备出纳米氧化锆复合陶瓷样条,同时将单纯纳米氧化锆材料通过同样方式制备出陶瓷样条。然后将两组陶瓷样条在132℃、2bar的压力的煮锅中蒸煮累积30小时。然后对两组陶瓷样条进行弯曲强度测试、相结构分析(XRD)以及应用环境扫描电镜进行样条表面微观结构的对比观察。结果两组样条的抗弯强度经过时效处理后均有下降,TZ-3YS组平均下降345MPa,下降率为34.5%;TZ-3YS+5 wt%Al2O3组平均下降154MPa,下降率为16.4%。两组样条晶粒中单斜相所占比例在时效处理后均增加,但TZ-3YS组增加更明显。结论经过时效处理后,混有5wt%Al2O3的纳米氧化锆复合陶瓷在力学稳定性以及内部晶粒相变稳定性方面均明显优于单纯氧化锆陶瓷。

网状孔壁碳化硅基多孔陶瓷的制备及其颗粒物过滤研究

为了提高碳化硅基多孔陶瓷的过滤性能,以碳化硅粉体、氧化铝粉体、聚醚多元醇、多亚甲基多苯基异氰酸酯、二月桂酸二丁基锡、三乙烯二胺、稳泡剂硅油(阿拉丁)为原料,通过聚氨酯发泡技术,研制了三维(3D)网状孔壁结构的碳化硅基多孔陶瓷试样,并探索了料浆固含量(固相质量分数分别为45%、50%、55%和60%)对试样显微结构、物理性能和颗粒物过滤性能的影响。结果表明:1)随着固含量的升高,试样体积密度和常温耐压强度提高,显气孔率降低;2)聚氨酯发泡过程中产生的微孔会分布在陶瓷孔壁上形成网状孔壁结构,增大颗粒物与孔壁碰撞概率,提高试样的过滤效率;同时,网状孔壁结构还可以提高试样气孔贯通性,降低其压降;3)当固含量为55%(w)时,试样体积密度约为0.57 g·cm^(-3),显气孔率为79.2%,常温耐压强度为3.7 MPa;且对颗粒物的去除率高达91.2%,具有良好的再生性能。

含有石墨烯阵列的SiC基陶瓷材料的制备与力学性能

碳化硅陶瓷是一种重要工程材料,但具有一定的脆性,这限制了其进一步应用。二维石墨烯具有诸多优良特性,可以作为第二相对碳化硅陶瓷材料进行性能改善。然而石墨烯在陶瓷基体中存在分散性较差等问题,难以发挥其对陶瓷基体的改性作用。为解决以上问题,本工作以陶瓷有机前驱体聚碳硅烷和工业可膨胀石墨为原料,通过前驱体–纳米插层技术制备了少层石墨烯纳米片(GNPs)的体积分数分别为1%、3%和5%的SiC/GNPs陶瓷基复合材料。GNPs在SiC陶瓷基体中呈阵列态平行排布,显示出极高的取向性;随着GNPs含量增加,阵列中GNPs的间距依次递减,表现出一定的微观组织拓扑可调节性;加入GNPs显著提高了SiC陶瓷的断裂韧性,当GNPs含量为3%时,样品的相对密度为98.5%,抗弯强度为445 MPa,断裂韧性达到最高值5.67 MPa·m^(1/2),相比纯SiC陶瓷提高了40%,由GNPs引发的裂纹偏转与桥连是主要的增韧机制。而进一步提高GNPs含量,断裂韧性下降至4.37 MPa·m^(1/2)。这种含有石墨烯阵列的复合材料可以用于新型“结构–功能一体化”SiC基陶瓷器件的设计与开发。

低温共烧陶瓷(LTCC)材料的应用及研究现状

主要概述了低温共烧陶瓷(Low Temperature Co-fired Ceramics,简称 LTCC)材料的应用和研究现状,认为利用低温共烧陶瓷技术将多种元器件复合或将其集成在多层陶瓷基板中是今后信息功能陶瓷发展的一个重要方向,在我国应大力发展具有自主知识产权的 LTCC 技术。

陶瓷吸波材料的研究现状

简述了电磁波吸收的基本原理,吸收材料的种类;详细介绍了陶瓷吸波材料的国内外研究现状,其中以碳化硅和铁氧体为重点;最后简述了本实验室的一些相关工作。

低温共烧陶瓷(LTCC)技术在材料学上的进展

低温共烧陶瓷(LTCC)技术是近年发展起来的令人瞩目的整合组件技术,已经成为无源集成的主流技术,成为无源元件领域的发展方向和新的元件产业的经济增长点．本文叙述了低温共烧陶瓷技术(LTCC)的特点、制备工艺、材料制备相关技术和国内外研究现状以及未来发展趋势．

可加工陶瓷及工程陶瓷加工技术现状及发展

陶瓷材料具有轻质、高强、超硬、耐高温、耐磨、耐腐蚀、化学稳定性好等优良特性。但陶瓷烧结体难以机加工 ,同时加工成本高、精度低限制了其在工程领域的广泛应用。本文综述了可加工陶瓷的分类、加工技术、陶瓷材料加工性能的表征 。

陶瓷材料流延成型研究现状

简要概括了陶瓷坯体流延成型的工艺过程 ,比较了水基流延成型与传统流延成型技术相比的优点和不足之处 ,着重介绍了陶瓷材料新型流延成型工艺的研究现状 。

金属基体激光熔覆陶瓷基复合涂层的裂纹成因及控制方法

参考了较多国内外有关文献,较为系统地分析了金属基体激光熔覆陶瓷基复合涂层裂纹的形成机理,总结出降低裂纹倾向的方法:选择合适的激光熔覆参数;激光熔覆时对金属基体进行预热或后热处理;采用添加中间过渡层或梯度涂层的方法;在金属基体激光熔覆陶瓷基复合材料中添加增韧、增塑元素。这些方法为控制金属基体激光熔覆陶瓷基复合涂层的裂纹形成提供了有益参考。

凝胶注模Si_3N_4陶瓷的力学性能与显微结构

凝胶注模成型工艺是一种重要的原位凝固成型技术 ,它能有效地提高材料的可靠性以及降低复杂形状陶瓷部件的制造成本。本工作在 Si3N4陶瓷凝胶注模成型工艺的基础上 ,对 90 wt%α- Si3N4+ 7.5 wt% Y2 0 3+ 2 .5 wt% Al2 0 3体系进行了二步气压烧结。得到的陶瓷其抗弯强度为 95 8± 41.8MPa,断裂韧性为 9.6 MPa·m1 / 2 ,韦伯模数为 2 3。得到的

陶瓷注射成型的一种新的脱脂方法——超临界流体脱脂

介绍了陶瓷注射成型的1种新脱脂方法———超临界流体脱蜡。利用非极性分子有机物石蜡(PW)与极性分子有机物聚丙烯(PP)及少量硬脂酸(SA)组成有机粘合剂,在压力P=40MPa,温度T=58℃的超临界CO2流体中脱脂2h,石蜡萃取率大于80%,该方法可使陶瓷注射成型脱脂时间大大减少,脱脂过程缩短到通常脱脂的1/10。另外超临界流体脱蜡明显克服了传统热脱脂的变形,开裂等各种缺陷。

高温过滤支撑体用SiC基多孔陶瓷的制备与表征

通过以平均粒径300μm的SiC为骨架材料,特定配比的高岭土、长石和二氧化硅的混合物为粘结剂,制备了可用于高温过滤膜管支撑体的SiC基多孔陶瓷。将粘结剂在1300℃烧结并保温1h,X射线衍射(XRD)分析表明粘结剂中主要为石英相和玻璃相。多孔陶瓷的气孔率随着粘结剂含量从3%增加到15%(质量分数,下同)先升高后降低,其抗弯强度随着粘结剂含量的增加而增加。在粘结剂含量为10%时,多孔陶瓷的气孔率和抗弯强度都取得了较高的值,分别是34.3%和36.6MPa。压汞法测得其平均孔径为24μm,孔径分布较窄。用X射线能谱(EDS)测得不同SiC颗粒粘结处的粘结剂的元素组成,并与粘结剂设计组成对比,结果显示粘结剂各组分在多孔陶瓷中分布较均匀。利用扫描电子显微镜(SEM)观察了多孔陶瓷试样条断面的形貌。研究表明此多孔陶瓷可用作高温煤气过滤管的支撑体材料。

多孔陶瓷膜支撑体的制备研究进展

多孔陶瓷膜支撑体是陶瓷膜制备与应用的基础。本文概述了多孔陶瓷膜支撑体主要的制备工艺及其特点;探讨了制备过程中影响多孔陶瓷膜支撑体结构及性能的因素;综述了多孔陶瓷膜支撑体研究现状,并对多孔陶瓷膜支撑体的发展趋势进行了展望。

基于PVDF的新型高速公路压电动态称重传感器

针对高速公路车辆超载严重的问题,提出了一种以压电薄膜聚偏二氟乙烯(polyvinylidene fluoride,简称PVDF)为敏感元件的新型高速公路压电动态称重传感器。分析了该新型传感器的工作原理,采用有限元分析软件ANSYS建立了传感器的机-电耦合模型,模拟得出了单片PVDF、双片PVDF串/并联情况下产生的电荷量。针对该传感器设计了一种简单调理电路,使PVDF的高阻抗输出变为低阻抗输出,并对所采集的电信号进行有效的放大。为验证该压电传感器方案设计的可行性,进行了室内试验和小型乘用车现场动态实测。试验结果表明,压电传感器具有较高的灵敏度,可以对车重进行实时检测和数据分析。

异向生长晶粒增韧氧化铝陶瓷的研究进展

综述了Al2O3异向生长晶粒微观结构的特征,详细论述了不同添加剂、不同晶种及引入方式对Al2O3晶粒异向生长、显微结构及其力学性能的影响,分析了不同条件下Al2O3晶粒的异向生长机理,阐述了异向生长晶粒增韧Al2O3陶瓷的机制.

TiO_2对堇青石多孔陶瓷微观结构和性能的影响

以叔丁醇为成形介质和造孔剂,二氧化钛为烧结助剂,采用凝胶注模成形和无压烧结工艺制备堇青石多孔陶瓷。研究了添加5%(体积分数,下同)二氧化钛对堇青石多孔陶瓷的气孔率、微观结构、力学性能和气孔结构的影响,并对样品的断口形貌进行观察。结果表明,在1175℃烧结温度条件下,与不添加二氧化钛相比,当二氧化钛含量为5%时,所得堇青石多孔陶瓷的气孔率和开口气孔率分别由76.9%和96.4%下降为72.4%和95.1%,线性收缩率从20.7%提高到22.1%,而抗压强度则由3.23MPa提高到5.83MPa,气孔尺寸均呈单峰分布,中位孔径由2.29μm下降到1.62μm。二氧化钛的加入提高了堇青石粉末的低温烧结性能,在未明显降低堇青石多孔陶瓷气孔率以及未改变其气孔结构、孔径尺寸分布的前提下,材料的力学性能得到了显著改善。