SiC水基流延成型制备技术研究
水基流延工艺制备陶瓷材料的研究
,
浆料 的 粘度 是 反 映 浆 料 内摩 擦 或 粘滞 性
,
用 丙 烯 酸 醋类 乳 液 作 粘 结 剂 流 延 制 备 了 性 能 良好 的
场 流延 素片 通 过 叠层 后 的素坯
℃无 压 烧结
,
是 流 体 内部 阻 碍 其 相 对 流 动 的 一 种 特
。
征
。
后 体积 密 度 达 到理论 密 度 的
须经受 更 大 的阻 力
, ,
而 底 部 的浆 料 的 成膜 必
,
从 而 影 响流 延
因为溶剂 的挥发 不 能 像 上 表 面 浆
,
料 那 样通 过 蒸发过程 失 去 很多
。
,
而 是要先 经 过 从 内部 到表
,
尤 其是浆料 制 备 中 由 于 分 散 不 好 而形 成 的 团聚 体 及 带 人 的 气 泡 等 在 烧 结 阶段 是
。
,
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
关键词 流 延法
、
水基 流 延 工 艺
陶瓷
拈结剂
,
自从
一
年 出现 以 来 在 陶
,
瓷材 料 的 成 型 工 艺 中 已 经 得 到 了 广 泛 的 应 用
尤 其是 按 目前
影 响水 基 流 延 工 艺 的 因 素及 其 改进
陶瓷材料水基流延成型工艺研究进展
研 究现状 , 出 了水基 流延成型今后 的发展 趋势。 指 关键词 陶瓷 水基 流延成型
Ree r h Pr g e si u o sTa eCa tn fCe a i a e i l s a c o r s n Aq e u p si g o r m cM t ra s
为载体, 其不足之处在于所使用的有机溶剂( 如甲苯、 二甲苯等)
具有 一定 的毒性 , 使生产条件恶化并 造成环境 污染 , 生产 成本 且
较高。 此外, 由于浆料中有机物含量较高, 生坯密度低, 脱脂过
程中坯体易变形 , 影响产 品质量 。
工 艺
特征
应用
1 水基流延成 型工艺 的特 点
板的支柱技术 。相对 于其 它 陶瓷 薄 片成 型工 艺 , 流延 成型 工艺具有 以下优点 : 可制备单相 或复相陶瓷薄 片材料 ; 陷 要满足以下几个要求 : 能降低 有机物 的含 量 ; 在满足浆 泳 蠢莲 可 某 <0 积涂, 沉 剂形 于体 1m 5 厚  ̄ ①尽可 ② 料 流变性的要求下尽量 提高 固相含 量 ; ③在 满 足浆料 分散性 的 型 箬 ! 要求 下尽 量降低分散剂 的含 量 ; 化增塑剂和 粘结 剂的 比例 , ④优
随着陶瓷材料在航天、 汽车、 电子 、 国防等行业中应用的不 断扩大, 要求现代陶瓷薄片的成型方法具有较好可靠性、 可重复 性和可批量生产性 。按 照粉末原 料在成 型 时的状 态 , 可以将 陶 瓷薄片成型工艺分为 3 即干法成型、 类, 塑性成形和胶态成型。 表 1 出了几 种生产陶瓷薄片的 主要工艺 及其特点 。 列
表 1 制造 陶瓷 薄片的工艺[ 1 ]
Ta l Te h oo isf rp o u igc r mi l e be1 c n lge o r d cn ea csi c
碳化硅陶瓷水基浆料的流变性研究
图l 表示在颗粒级配为 1 . 5 ,转速为 6 0 r / m i n的
双电层斥力变大 ,从而使粘度迅速降低 ; 当 条件下 , 固相体积分数为 4 0 %的 S i C陶瓷浆料的粘 位增大 , MA H 的加入量为0 . 8 w t %时, S i C颗粒表面的 Z et a 电 度与 T MA H、 P E G 、 S H MP 三种分散剂用量的关系。 由 T
中 图分 类号 : T Q1 7 4 . 7 5 文献标识码 : A
量的聚乙二醇 2 0 0 0 0 为碳化硅分散 剂的研究 目前还
0 引 言
碳化硅陶瓷具有硬度高 、 高温强度大、 耐腐蚀 、 耐
磨损 、 耐热冲击、 抗氧化以及热导率高 、 膨胀系数小等 优点 , 被广泛应用于耐腐蚀机械密封件 、 热交换器部 件、 陶瓷发 动机 部件 、 核燃料 冷却堆 包覆材料 等领
胶态成型的关键之处是高固含量 、 低粘度 , 流变 性和稳定性好的陶瓷浆料的制备[ 翻 。高固含量有利于 提高制品的密度 , 减少烧结时的开裂 、 变形 ; 低粘度则 有利于提高浆料的流动性 、 排除浆料中的气泡。为了
均由潍坊新方精细微粉有限公司生产 ; 四甲基氢氧化 铵( 2 5 % 水溶液) , 分析纯 , 江苏永华精细化学品有限公 司生产 ; 聚乙二醇 2 O O O O ( 平均分子量为  ̄ 9 o o o ) , 分析
种高分子聚合物 , 它一端可吸附在 S i C粉体 的表面 ,
另一端可在水中充分伸展开来 , 从而会在粉体的表面
《 陶瓷学报) 2 0 1 2年第 3期
T i me( h o u r )
PH
图 3相对沉积高度与沉降时间的关系
F i g . 3 Re l a t i v e s e d i me n t a t i o n a l t i t u d e v e r s u s s e d i me n t a t i on t i me
水基四氧化三铁磁流体的制备及其性能研究(可编辑)
水基四氧化三铁磁流体的制备及其性能研究中南大学硕士学位论文水基四氧化三铁磁流体的制备及其性能研究姓名:杨华申请学位级别:硕士专业:应用化学指导教师:黄可龙20030328串整天掌簇士学位论变摘要文鬻中综述了磁流体愆开发研究现状,详细分缨了磁流体在生物溪攀穷蕊熬应蹋,麓路懿隧颇了磁流体懿黎震掰史,掇礅了娩穰究中存在豹阔题,并展望了磁流体麴发鼹方越。
研究了承热法氍§豳氯化三钦镳米粉寒的工艺条件,产黪经衍射、脒、粒度铡定等进行检测表征分恚野,研究结暴表明;“/静的僮,反应镌浓度、濑度、时闻及葳应携瓣辨类嚣是嚣啭东热法带《备疆戴诧三铁粉末性能的关键因素。
并对这些影响躐索的影蛹规疆滋行了分析;续巢笈蕊反应温度繇予℃,水热漶傀过程襁当缓髓,产褥翡磊囊不单一,适当提高及应温度至《℃和延长反应时间可以加抉永热螽纯避程,荠通过群勰入霹分解蕊碳酸盐慕翔大体系懿压力酶方法,褥戮翡狳束无疆强聚现蒙、且产翻晶纯完全、藏径分布范蠢窄。
邋过优纯袋台,找笺了簸饯的工艺条释:“/辨的毯为。
,反应磁滚发为镞盏总浓度./、温度为。
、游阉为。
磷究了尹。
文粒子在家中豹分漱工艺条件,发浚在骚酸槛条彳孛下,选耀戮离子黧袭面添髓裁潼酸钠翻嚣离予表嚣滔性剂聚乙二酶共丽俸为磁流体酌分教裁,褥裁惩怒声波分散,所镶褥的磁滚体,茭分数性茅嚣稳定性都驽。
新铡镶鹭承囊蕊磁流体在可见巍寝外魏磁矮蕊共弱乍麓下,离建藏霹溪蘩到鼹蹇戆磁光现蒙,并对此现象避行了裙步磺究。
率磺王俘对令瑟这个领域蕊赣究游怒擞砖弓玉辫筝鼷,耦蔼不久既将寒,磁浚髂瓣理论季毋究帮应耀开发王佟懿会取褥癸玻瞧遂襞,褥粪爨燕广泛鲶瘦鼷。
关键蠲磁滚体,燧米。
热粉寒,承热法,磁光现象主查盔兰堕圭兰堡堡苎一,,,.. ?.?,,、.., 、, 、’ .. ””/’ .. :。
., , 、.?,.,?,,样例原创性声明本人声明,所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的硪究工作及取得的研究成果。
sic纳米流体制备及属性仿真实验研究
料 [2 ̄4] ꎬ不仅耐磨性ꎬ自润滑性较好ꎬ具有稳定的化学性能ꎬ且密度低 [5 ̄6] ꎬ是作为纳米流体的较好材料ꎮ 然而
基金项目:国家自然科学基金(51165012)
常温下的密度、体积弹性模量、比热容和热导率ꎮ 最后针对流体特性会随着外界环境的压力ꎬ温度ꎬ溶解或混入的
空气量等参数的变化而变化ꎬ随之影响到液压系统的性能这个问题ꎬ参考相关函数关系ꎬ应用 AMEsim 软件对纳米
流体的特性进行数值模拟仿真计算ꎬ并讨论其在不同温度和压力下的变化情况ꎬ为纳米流体作为功能流体的应用
提供制备和仿真算法基础ꎮ
关键词:SiC 纳米流体ꎻ 分散ꎻ 稳定性ꎻ 数值模拟ꎻ 功能流体
中图分类号:TB34
文献标识码:A
文章编号:1001 ̄1625(2020)03 ̄0986 ̄09
Experimental Study on Preparation and Property Simulation of
2. City Collegeꎬ Kunming University of Science and Technologyꎬ Kunming 650500ꎬ China)
Abstract: To study factors that affect sedimentation stability of water ̄based SiC nanofluids and attribute characteristicsꎬ
摘要:为研究水基 SiC 纳米流体沉降稳定性的影响因素和属性特征ꎬ首先采用两步法制备该纳米流体样品ꎬ在重力
场和离心作用下ꎬ研究分散剂种类、质量分数、基液种类、颗粒粒径、机械搅拌时间、温度和 pH 值对 SiC 纳米流体沉
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在 水中的 Zeta电位 ,pH在 10到 11之 间,Zeta电位具有较 大值在 -60到 -70 mY之 间。同时,TMAH分散剂为 0.5wt%,
PVA和 SiC质量比为 O.O7,甘 油和 PVA质量比为 1.3,表面活性剂为 3wt%时,固含 量为 42wt%的 SiC浆料具有典型的非
图 1 SiC表面 Zeta电位随 pH值的变化
为 了 研 究 S iC的分 散 效 果 ,研 究 了 不 同浓 度 分 散 剂 下,siC的沉 降速 度 。沉 降 实验 采用 固含 量 为 337 0的 SiC水溶液 ,图 2给 出了在不 同浓度 分散剂 ,Si C粉体 悬着 液高度 随时间 的变 化 。可 以看 出,在前-d,时,悬 着 液 的高度都 保持在 原来高 度 的 95%以内。但 是经过 5 天 之后 ,悬 着液的 高度 都下 降到 原来的一半 以下 。说 明 通过添加 TMAH可以增 大 S ic颗 粒表面 的静 电斥 力,更 好 的分散 SiC颗粒 。当 TMAH高于 0.5%时,SiC浆料仍 然 能保持较 好 的剪 切变稀特 性 ,但 随着 TMAH浓度 的增 加 ,浆料 黏度 也相 应增加 。因此 后续试 验将采 用 TMAH 的 浓 度 为 0.596。
了广泛的关注 。近些年来,S i c作为 高温隔热材料广泛用 于航空 、航天 、耐火材料等领 域 。与此 同时 ,SiC也 存在韧性 、脆性、抗破坏能力差的缺点。研究人员发现在 基 体 中增 加 第 二增 韧 相 的层 状 结 构 可 以增 加 S ic的 断裂 韧 性 。利用高韧层和 SiC交替的层状结构是一种提高材料韧 性的有效手段 。
采用英 国马尔文公司生产 的 Zeta电位分析仪 (型号 zS90)对 Sic的粒径和 Zeta电位表征 。利用上海地学仪 器研究所生产的 SNB-2数字旋转黏度计对浆料的黏度进行 测 试 。 3实验结果及分析
利用粒度分析仪 ,分析 了 Sic颗粒 的直径 。SiC颗粒 大部分都分布在 180~ 450nm之间,平均粒径 约 300nm。 通常 SiC表面会有一层 0.3~ 0.7nmSiO, 。在水溶液中, SiC表 面 的 酸 性基 团 Si一0H决 定 了 SiC的>£表v ~e面ilu冀电o(一势Bj∞。N 图 1 给 出了在不同 pH值的水溶液 中 SiC的表面 zeta电位 。 PH在 7到 11之 间 ,Zet a电位 值 在 一60到 一70mV之 间 。 为 了获得较大 的粉体分散 特性 ,流延过 程 中,调节去离 子水 的 PH值 为 l0。在此基础上 ,添加分散剂 TMAH,增 加 S i C颗粒 的表面 电势, 同时利用位 阻效应,提高 S i C 颗粒分散性 。
33
疆 堡垒
±! 堑 !查箜!塑
O 9 ¨ 8 ¨ 们7 6 ¨ 5 ¨● 3 ∞ 2 ∞
Time{h)
图 2 不同 TMAH浓度下 ,33%SiC悬着液高度随时间的变化
牛顿流体特性 ,SiC流.延膜素坯具有较 高的强度 和韧性 ,为 SiC的无毒 、环保 的流延工艺提供 了较好 的指导意义。
【关键词 】SiC;水基流延;浆料配比
【中图分类号 】TM282
【文献标识码 】A
【文章编号 1 1009—5624(2018)04—0033—03
1引言 S i C陶瓷具有耐高温、硬度高 、耐腐蚀等优点,受到
流 延成 膜是 一种获 得低成 本、 高质量平 整薄膜 的手 段 ,也是 制备复合 S i C陶瓷材料 的一种重要研 究手段 。 一 般 ,可 以通过水基 以及非水基 流延制备 S i C流延膜 。 近几 年来 ,人们 已经研 究 了有机流延 Sic膜 。有机 溶剂 的 SiC浆料具有很好的流变性能和塑性 一 。但是 , 有机 溶剂大 多有毒 ,且成本 昂贵 。相 比较而 言,水基流 延无毒 ,成本低 。研 究水基流延 SiC膜具有更广 阔 的应 用前景 。
本文 研究 了 SiC的水基流延 工艺 。首先对 SiC粉体 的表面 Zeta电位 、粒径 进行表 征。然 后研 究了固含量 、 粘结 剂、增塑 剂对浆料 的非 牛顿流体特 性的影 响,优化 浆料试剂 配 比,得 到具有较高 的强度和韧性 S i c流延膜 素 坯 。 2实 验 过 程
2.1原材 料 S i C粉体 。选 择离子水作溶剂 。分散剂的作用 分为双 电层的静 电排斥作用和空问位阻效应。选择 四甲基氢氧化 铵 (TMAH,25%水溶液 )作分散剂 ,它在浆料 中,一方面 可 以改变浆料的离子种类和数量 ;另外,TMAH可 以被 SiC 吸附形成聚合物层 ,使得粉体能够有效的分散 。聚乙烯醇 PVA (157o水溶液 )作粘剂 剂,甘油作增 塑剂 ,正丁醇作 除泡剂 ,Surfynol SE—F作表 面活性剂。 2.2材 料 制 各 将 SiC粉料与 TMAH、正丁醇在 pHlO 完全吸 附在颗 粒 的表 面。磨球 的直径为 lOmm。然 后添加 PVA、甘油 、 sE—F球磨 3小时 。混合 的浆料在 北京东方泰 阳科技有 限 公司型号 LYJ一150的流延机上进行流延。刀片 的高度 设置 400 la m,流延速度设置为 40em/min。 2.3表 征 测 试
皇塑妻 !±! 箜 !查篁!塑 睡
S i C水 基流延成型制备技术研 究
周 静 怡 ,郝 孟 猛 (1华 中科 技 大 学 附 属 中学 湖 北 武汉 4 3 0 0 7 4) (2华 中科 技 大学 光 学 与 电子 信 息 学 院 湖 北 武 汉 4 3 0 0 7 4)
【摘-要 】本文研 究 了分散 剂、粘结剂 、增 塑剂和 固含 量的配比对 水基 s i c流延膜质量的影响。研究表征 了 s i c粉体