凝胶注模（非水基）成型制备氮化铝陶瓷和模拟3D打印技术制备陶瓷材料

发布时间：2017-03-18 06:02

  本文关键词：凝胶注模（非水基）成型制备氮化铝陶瓷和模拟3D打印技术制备陶瓷材料，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：通过凝胶注模(非水基)成型技术制备氮化铝(AlN)陶瓷,选用1-甲基-2-吡咯烷酮作为溶剂,Solsperse 24000作为分散剂,获得具有低粘度和高固相量的陶瓷料浆,对AlN陶瓷料浆的流变性能与坯体进行了研究。AlN陶瓷料浆(Solsperse 24000的用量为0.5 wt%,固相量为50 vol%)在剪切速率为100 s-1时粘度仅为0.09 Pa·s,固相量增加至55 vol%,AlN浆料粘度保持在约0.28 Pa·s。成型后坯体的相对密度和弯曲强度分别为65.5%、42.3 MPa。在1900°C下烧结5 h后,所得到的AlN陶瓷相对致密度提高至99.4%。本文研究提出了制备低粘度和高固相量AlN浆料的新方法。本文通过凝胶注模成型陶瓷料浆与3D打印技术相结合思路,经实验对比出选用热塑性材料固体石蜡、蜂蜡、聚乙烯蜡、EVA蜡作为料浆固化体系,体积比为10:5:3:2,分散剂为Solsperse 17000,成功制备出固相量为58 vol%符合3D打印技术制备的陶瓷料浆,以氧化铝(Al2O3)陶瓷为例。根据固化体系热重曲线分析,制定出合理的Al2O3坯体排胶制度,并通过扫描电子显微镜对坯体排胶前后和烧结后的微观结构进行表征分析,采用X射线衍射分析(XRD)对Al2O3烧结体的进行物相分析。
【关键词】：氮化铝 凝胶注模（非水基）成型 3D打印技术
【学位授予单位】：兰州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ174.1
【目录】：

• 中文摘要3-4
• Abstract4-9
• 第一章 绪论9-25
• 1.1 陶瓷成型工艺的研究现状9
• 1.2 凝胶注模工艺制备AlN陶瓷9-15
• 1.2.1 氮化铝陶瓷简述9-11
• 1.2.2 氮化铝陶瓷的制备11-13
• 1.2.3 非水基凝胶注模制备氮化铝陶瓷13-15
• 1.3 3D打印技术15-17
• 1.3.1 3D打印技术概述15-16
• 1.3.2 3D打印工艺技术方法16-17
• 1.3.3 3D打印制备陶瓷材料的研究进展17
• 1.4 课题研究思路17-20
• 1.4.1 课题的研究目的18
• 1.4.2 课题的研究内容18
• 1.4.3 课题创新点18-20
• 参考文献20-25
• 第二章 凝胶注模（非水基）制备氮化铝陶瓷的实验原料与方法25-33
• 2.1 实验原料25-26
• 2.2 制备工艺及测试方法26-32
• 2.2.1 凝胶注模（非水基）制备氮化铝陶瓷的工艺过程26-30
• 2.2.2 AlN料浆性能测试30
• 2.2.3 AlN坯体性能测试30-32
• 参考文献32-33
• 第三章 AlN陶瓷料浆的研究33-45
• 3.1 料浆溶剂选择33-35
• 3.1.1 选择溶剂的依据33-34
• 3.1.2 AlN粉在溶剂中的沉降实验34-35
• 3.2 分散剂的研究35-39
• 3.2.1 分散剂的选择35-37
• 3.2.2 分散剂的用量37-38
• 3.2.3 分散剂与AlN粉的吸附研究38-39
• 3.3 固相量对AlN料浆的影响39-40
• 3.4 料浆诱导期的测试40-43
• 3.4.1 未加入阻聚剂的料浆诱导期的测试40-41
• 3.4.2 加入阻聚剂的料浆诱导期的测试41
• 3.4.3 阻聚剂的比例与加入量对料浆诱导期的影响41-43
• 本章小结43-44
• 参考文献44-45
• 第四章 AlN坯体烧结前后的研究45-51
• 4.1 AlN陶瓷坯体热重分析45-46
• 4.2 固相量对陶瓷坯体的影响46-47
• 4.3 AlN烧结体的XRD分析47-48
• 4.4 AlN陶瓷坯体烧结前后的显微结构分析48-49
• 本章小结49-50
• 参考文献50-51
• 第五章 凝胶注模成型工艺与3D打印结合51-57
• 5.1 模拟 3D打印技术的设备51
• 5.2 凝胶注模成型与 3D打印的结合51-52
• 5.3 3D打印陶瓷料浆的研究52-53
• 5.4 热塑性3D打印料浆53-55
• 参考文献55-57
• 第六章 模拟3D打印技术实验的原料和制备方法57-61
• 6.1 实验材料及设备57-58
• 6.2 实验制备方法58-59
• 6.2.1 料浆调制过程58-59
• 6.2.2 料浆成型和干燥过程59
• 6.2.3 排胶与烧结过程59
• 6.3 材料测试及分析方法59-61
• 第七章 模拟3D打印制备Al_2O_3陶瓷材料的研究61-72
• 7.1 Al_2O_3热塑性陶瓷料浆研究61-64
• 7.1.1 四种蜡用量配比研究61-62
• 7.1.2 分散剂的用量对Al_2O_3料浆的影响62-63
• 7.1.3 固相量对Al_2O_3料浆粘度的影响63-64
• 7.2 Al_2O_3坯体排胶制度64-66
• 7.2.1 四种溶剂蜡的热重分析64-65
• 7.2.2 Al_2O_3坯体热排胶温度65-66
• 7.3 Al_2O_3坯体材料分析与表征66-68
• 7.3.1 Al_2O_3坯体化学排胶前后显微结构表征分析66-67
• 7.3.2 Al_2O_3坯体烧结前后显微结构表征分析67-68
• 7.3.3 Al_2O_3坯体烧结后物相分析68
• 7.4 模拟 3D打印技术制备出Al_2O_3坯体的照片68-70
• 本章小结70-71
• 参考文献71-72
• 第八章 结论与展望72-74
• 8.1 结论72-73
• 8.2 展望73-74
• 在学期间的研究成果74-75
• 致谢75

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