Fe-Al-Al-,2-O-,3-陶瓷基復(fù)合材料的凝膠注模成型工藝研究.pdf

1、Fe-Al/Al2O3陶瓷基復(fù)合材料是以A12O3陶瓷為基體，以Fe-Al金屬間化合物為增韌補(bǔ)強(qiáng)相的復(fù)合材料。Fe-Al金屬間化合物增韌補(bǔ)強(qiáng)陶瓷克服了纖維、晶須、金屬顆粒增韌補(bǔ)強(qiáng)氧化鋁陶瓷的弊端，充分發(fā)揮了Fe-Al金屬間化合物這種半陶瓷材料與氧化鋁相容性好的優(yōu)點(diǎn)，使二者優(yōu)勢(shì)得到互補(bǔ)。 目前制備Fe-Al/Al2O3陶瓷基復(fù)合材料的主要方法是機(jī)械合金化.力口壓燒結(jié)，首先用機(jī)械合金化方法制得Fe-Al粉末，然后與Al2O3陶瓷粉末

2、混合后再熱壓燒結(jié)成型。這種成型方法簡(jiǎn)單易行，但難以得到復(fù)雜的形狀，且燒結(jié)零件需進(jìn)行后加工，增加了生產(chǎn)成本。 本文選擇凝膠注模成型工藝作為本課題研究的對(duì)象，其原理是在高固相含量的陶瓷漿料中加入可聚合有機(jī)單體及交聯(lián)劑，在引發(fā)劑和催化劑的作用下，引發(fā)單體聚合使陶瓷漿料原位成型。運(yùn)用該原理，本文制各出高固相體積含量的Fe-Al/Al2O3漿料，制得坯體強(qiáng)度高，組織結(jié)構(gòu)均勻，具有良好的可加工性。 通過(guò)機(jī)械合金化-中溫培燒法制備得到

3、Fe-Al金屬聞化合物粉末，確定工藝條件為球磨40h，750℃下保溫2h。X射線衍射圖看出金屬鋁逐漸與鐵發(fā)生反應(yīng)形成金屬間化合物，750℃保溫2h的退火促使材料由無(wú)序態(tài)向有序態(tài)轉(zhuǎn)變。晶粒呈棒狀，粒度達(dá)納米級(jí)。 本課題主要研究了如何制得高固相體積含量的流動(dòng)性能良好的漿料，討論了固相含量、分散劑及pH等對(duì)漿料流動(dòng)性能的影響，研究得出漿料中固相含量為58Vol％時(shí)，以MN為分散劑，在pH=7時(shí)，可獲得800mPa·s的低粘度濃懸浮液。

4、 本文還進(jìn)行了漿料固化、干燥及脫膠工藝的研究。從聚合反應(yīng)角度探討了凝膠固化原理為單體自由基聚合，分析了引發(fā)劑對(duì)聚合反應(yīng)速率及聚合物分子量的影響，并用紅外光譜對(duì)聚合物結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：反應(yīng)受引發(fā)劑影響顯著，漿料中引發(fā)劑(濃度為10wt％)加入量為漿料的1.0vol％時(shí)，固化時(shí)間最為適宜，保證了漿料在澆注前有一定流動(dòng)性而不會(huì)很快固化。本文還分析了坯體干燥和脫膠過(guò)程中，水分和有機(jī)物的失去過(guò)程，通過(guò)控制加熱溫度和時(shí)間，縮短了