高致密性熔融石英陶瓷制备技术的研究

发布时间：2021-08-07 14:10

  本论文以解决注凝成型工艺成型熔融石英陶瓷制品的低密度性为出发点,采用低毒性凝胶体系,研究固相含量、单体浓度、分散剂等相关工艺参数的影响,制备高固相、低粘度料浆,并结合超声振动法使得生坯致密化。实验结果表明:固相含量为63%,添加分散剂1.5wt%,pH值调节为4,得到的料浆性能最佳,符合高固相、低粘度的标准。有机单体添加量为8wt%,制备生坯的强度达到16Mpa,结合超声振动法能够较少生坯气孔率,得到高致密性生坯。本论文采用一种新型的烧结技术—微波烧结成型技术对熔融石英陶瓷进行烧结成型,采用SiC为辅助加热片。结果表明:低温烧结阶段,输出功率为1500W,前期升温速率为5℃/min,升至600℃进行脱脂;烧结后期输出功率为2000W,升温速率为25℃/min,升至1150℃,保温2h,能够烧结出抗弯强度36.3Mpa,体积密度为1.93g/cm~3高致密性制品。相比常规烧结而言,显著提高了制品的性能,同时提高了烧结的效率。论文尝试采用碳热还原氮化法对熔融石英陶瓷粉末进行预处理,引进微量氮化物,并且使用经过预处理的熔融石英粉末成型并烧结。结果表明:以5L/min的动态氮气流量通入,在1100℃成功微量引入了氮化物,熔融石英粉末未发生相变。氮化物的引入并没有对熔融石英陶瓷的烧结温度产生影响,采用预处理的熔融石英陶瓷粉末成型制品,抗弯强度提高39.6Mpa,体积密度达到1.96g/cm~3,在一定程度上提高熔融石英陶瓷的致密性。论文结合了粘度测试、Zeta电位测试、X射线衍射分析、X射线光电子能谱、红外光谱分析、电镜扫描、抗弯强度测试等表征及检测手段进行性能分析。制备的样品达到了预期对试样的要求目标,但将其致密化的研究投入到注凝成型大尺寸化市场的应用中,还有许多需要进一步研究和改进的地方。



本文编号：2140685