氧化铝陶瓷注凝成课件

氧化铝陶瓷注凝成型技术的研究

姓名：刘永军导师姓名：王志义教授工程领域：无机非金属材料

1主要内容一.文献综述二.选题依据及技术难度三.研究内容和拟解决的关键问题

四.设计方法、技术路线、实验方案的可行性分析

五.课题研究工作安排及预期成果六.参考文献2文献综述氧化铝陶瓷(刚玉瓷)化学性质稳定：坩埚、理化器皿、炉管、炉芯、热电偶保护管、耐酸泵叶轮、泵体、泵盖、轴套、输送酸管的内衬和阀门

机械强度高：陶瓷刀具，机械中的耐磨零件，耐磨工具优异光透过性、电性能：微波电解质，雷达天线罩，超高频大功率电子管支架、窗口、管壳、晶体管底座、集成电路基板和元件3冷等静压成型：常温下成型密封于柔性模具中的粉料，但设备投资大，生产工艺复杂、工序繁多、产品易变形开裂

挤压成型：适宜成型管状、柱状和端面规则的产品，也用来挤制片状膜、蜂窝状和筛格式穿孔制品，但挤嘴结构复杂，加工精度要求高，坯体干燥与烧成收缩大

注射成型：主要用于生产纺织机用陶瓷配件，但成型温度难以精确控制，坯体强度低，易开裂变形5凝胶注模成型的研究概况及发展趋势凝胶注模成型的起源：上世纪90年代初，美国橡树岭国家实验室发明的一种全新的陶瓷材料湿法成型技术，该工艺与传统成型工艺相比，具有设备简单、成型坯体组分均匀、缺陷少、不需脱脂、不易变形、可成型复杂形状零件及实用性强等突出优点。

应用：此法已被用来成型从单组分体系到多组分复合体系，形状从块状到板状、管状、叶片、齿轮、涡轮转子等多种陶瓷。原料除陶瓷粉末外，还可用金属粉末如不锈钢粉末等6Al2O3陶瓷凝胶注模成型中凝胶体系分为单分子聚合和高分子凝胶体系。K.Prabhakaram研究了单分子聚合体系尿素-甲醛凝胶成型的三个方面：制备高浓度的浆料，控制methylolurea单体缩聚反应使其凝胶成型，丙烯酸共聚作用提高坯体的强度和加工性能。烧结后产品密度可达到理论密度的97%高分子凝胶体系，谢志鹏研究了“琼脂糖凝胶注模成型陶瓷部件”，利用天然水溶性琼脂糖高分子在水溶液中加热时溶解、冷却时凝固具有一定强度的特性，成型形状复杂的陶瓷部件，并烧结出均匀致密、内部无明显缺陷的涡轮转子7吴镇江等研究了Al2O3凝胶注模成型添加TiO2助烧剂的影响，加入TiO25%时大大降低Al2O3陶瓷烧结温度，1300℃常压烧结密度可达97%Chang-GiHa等研究了颗粒尺寸对Al2O3凝胶注模成型工艺及坯体性能的影响，采用的凝胶体系为：有机单体AM、交联剂MBAM、引发剂APS、催化剂TEMED、分散剂DuramaxD-3019。颗粒尺寸小，比表面积大，吸附分散剂多，对气孔尺寸、分布、微结构及强度有较大的影响，但对收缩率和密度影响不大9赵雷等研究了微量离子对注凝成型丙烯酸聚合体系凝胶点的影响。Fe2+、Cu2+、Al3+、Ca2+等无机离子常以微量杂质的形式存在于陶瓷粉末中，微量Fe2+、Cu2+对凝胶体系聚合有明显加速作用，使凝胶时间变短，Al3+也会使聚合加速，但效果不明显，Ca2+对体系有阻聚作用10选题依据及技术难度凝胶注模成型与传统成型工艺相比，有设备简单、成型坯体组分均匀、缺陷少、不需脱脂、不易变形、可成型复杂形状零件等突出优点以及半成品机械加工强度高、加工余量少等后续加工优势，可实现近净尺寸成型，具有很强的实用性。另外，胶凝成型远未实现产业化，还有较多技术问题未得到解决，因此研究该技术的工业化具有较大的价值。存在主要技术问题：①如何获得低烧成收缩、高规整度、高生坯强度的氧化铝陶瓷坯体，实现机械化半成品加工；②实现浆料凝胶化时间、固相含量、料浆的流动性的可控和最优化；③利用工业级原料实现产业化生产；④进一步降低氧化铝陶瓷烧成温度11设计方法、技术路线、实验方案的可行性分析制备高固相含量、低粘度氧化铝陶瓷浆料：以丙烯酰胺(MA)、N,N'-亚甲基双丙烯酰胺(MBAM)为研究体系，以浆料粘度、固含量、生坯的抗弯强度为主要表征手段，详细探讨单体、分散剂、交联剂、水相对含量、浆料的pH值的影响采用工业级原料，探讨注凝成型工艺的稳定性和工业化小试的可行性研究各添加剂如氧化钛、氧化铬稀土氧化物等对氧化铝陶瓷低温烧成的影响，探讨进一步降低氧化铝陶瓷烧结温度的可行性13课题研究工作安排及预期成果2005.7-2005.12查阅文献，了解国内外发展概况和研究趋势，撰写文献综述，准备开题2006.1-2007.3实验室实验和工业化小试阶段2007.3-2007.5结果整理、毕业论文撰写2007.6-7毕业论文答辩期望能在工厂小批量生产氧化铝陶瓷器件14参考文献[1]M.A.Janney,O.O.Omatete.Gel-casting-anewceramicformingprocess.J.Am.Ceram.Soc.,1991,70(10):1641一1649[2]M.A.Jammey,O.O.Omatete.Methodformoldingpowersusingawater-basedgel-casting.USPatent628362,1991-7-2[3]O.O.Omatete,M.A.Janney,etal.GelcastingfromlaboratorydevelopmenttowardsIndustrialproduction.J.Eur.Ceram.Soc.1997,17:407-413[4]郭瑞松,蔡舒等.工程结构陶瓷.天津大学出版社,2002:61-93[5]金志浩,高积强,乔冠军.工程结构材料.西安交通大学出版社,2000:131-137[6]杨金龙,谢志鹏等.a-A12O3，悬浮体的流变性及凝胶注模成型工艺的研究.硅酸盐学报,199826(1):41-46[7]唐兴竹,王树海等.凝胶成型微孔梯度陶瓷材料制备新工艺的研究.硅酸盐通报,2001(2):23-29[8]R.Gilissen,J.P.Erauw,etal.Gel-casting,anearnetshapetechnique.MaterialsandDesign,2000,21:251-257[9]YuJia,YoshinoriKanno,etal.Newgel-castingprocessforaluminaceramicsbasedongelationofalginate.J.Eur.Ceram.Soc.,2002,22:1911一1916[10]吴镇江,减丽坤等.A1203凝胶注模成型及添加TiO2烧结助剂的影响.过程工程学报,2001,1(4):398-401[11]张灿英,戚凭等.氧化铝基陶瓷凝胶注模成型工艺的研究.无机材料学报,1999,14(4):623一629[12]戚凭,张灿英.A12O3凝胶注模技术研究.青岛大学学报,1999,12(2):41一45[13]ChristopherH.Schilling，PiotrTomasik,etal.Proteinplasticizersforaqueoussuspensionsofmicrometricandnanometricaluminapowder.MaterialsScienceandEngineering,2002,A336:219-224[14]LongjieZhou,YongHuang,etal.PreparationofSi3N4ceramicswithhighreliabilityviaaprocessingstrategy.J.Eur.Ceram.Soc.,2002,22:1347-1353[15]ZhongzhouYi,ZhipengXie,etal.Studyongel-castingofsiliconnitride-bondedsiliconcarbiderefractories.MaterialsLetters,2002,3639:1-6[16]LongjieZhou,YongHuang,etal.Gas-dischargingreactionsandtheireffectonthemicrostructuresofgreenbodiesingel-castingnon-oxidematerials.MaterialsLetters,2000,45:51-57[17]许兴利,马利国等.凝胶注模Si3N4陶瓷的力学性能与显微结构.材料工程,2001,(3):35-48[18]YongHuang,LiguoMa,etal.Surfaceoxidationtoimprovewater-basedgel-castingofsiliconnitride.J.Mater.Sci.,2000,35:3519-352515[38]H.T.Wang,X.Q.Liu,etal.Porousa-A12O3ceramicspreparedbygel-casting.MaterialsResearchBulletin,1997,12(12):1705-1712[39]F.S.Ortega,P.Sepulveda,etal.Monomersystemsforthegel-castingoffoams.J.Eur.Ceram.Soc.,2002,22,1395-1401[40]YunfengGu,XingqinLiu,etal.PorousYSZceramicbywater-basedgel-casting.CeramicsInternational,1999,25:705-709[41]袁建君,刘智恩等.羟基磷灰石陶瓷凝胶浇注成型工艺研究.华东理工大学学报.1996,22(3):310-315[42]DavidB.Hovis,K.T.Faber.Texturedmicrostructuresinbariumhexaferritebymagneticfieldassistedgel-castingandtemplatedgraingrowth.ScriptaMater.,2001,44:2525-2529[43]K.Prabhakaran,C.Pavithran.Gel-castingofaluminausingurea-formaldchyde(I)Preparationofconcentratedaqueousslurriesbyparticletreatmentwithhydrolysedaluminium.CeramicsInternational,2000,26:63-71[44]K.Prabhakaran,C.Pavithran.Gelcastingofaluminausingurea-formaldchyde(II)Machinablegreenbodiesbycopolymerisationwithacrylicacid.CeramicsInternational,2001,27:185-189[45]K.Prabhakaran,C.Pavithran.Gelcastingofaluminafromacidicaqueousmediumusingacrylicacid.J.Eur.Ceram.Soc.,2000,20:1115-1119[46]Z.P.Xie,J.L.Yang,etal.Gelationformingofceramiccompactsusingagarose.BritishTransactions.1999,98(2):58-61[47]MarshaA.Huha,JenniferA.Lewis.PolymerEffectsontheChemorheologicalanddryingBehaviorofAlumina