氧化铝陶瓷注凝成.pptx
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1、会计学1氧化铝陶瓷注凝成氧化铝陶瓷注凝成2主要内容主要内容n n一一.文献综述文献综述n n二二.选题依据及技术难度选题依据及技术难度n n三三.研究内容和拟解决的研究内容和拟解决的关键问题关键问题 n n四四.设计方法、技术路线、设计方法、技术路线、实验方案的可行性分析实验方案的可行性分析 n n五五.课题研究工作安排及课题研究工作安排及预期成果预期成果n n六六.参考文献参考文献第1页/共18页3文献综述文献综述第2页/共18页4传统氧化铝陶瓷成型工艺传统氧化铝陶瓷成型工艺 n n热压铸成型热压铸成型:用于制造形状复杂,精度用于制造形状复杂,精度用于制造形状复杂,精度用于制造形状复杂,精度
2、和尺寸要求较高的产品,但其制造工序复杂,耗能和尺寸要求较高的产品,但其制造工序复杂,耗能和尺寸要求较高的产品,但其制造工序复杂,耗能和尺寸要求较高的产品,但其制造工序复杂,耗能大,工期长,污染严重,不适宜大型薄壁制品大,工期长,污染严重,不适宜大型薄壁制品大,工期长,污染严重,不适宜大型薄壁制品大,工期长,污染严重,不适宜大型薄壁制品n n传统注浆成型传统注浆成型:适宜大型、形状复杂、适宜大型、形状复杂、适宜大型、形状复杂、适宜大型、形状复杂、薄壁产品,但石膏消耗量大,浆料性能调整困难,薄壁产品,但石膏消耗量大,浆料性能调整困难,薄壁产品,但石膏消耗量大,浆料性能调整困难,薄壁产品,但石膏消耗
3、量大,浆料性能调整困难,生坯强度低,无法机械加工,难以保证制品的规整生坯强度低,无法机械加工,难以保证制品的规整生坯强度低,无法机械加工,难以保证制品的规整生坯强度低,无法机械加工,难以保证制品的规整度,烧成后冷加工量大、成本高,劳动强度大,占度,烧成后冷加工量大、成本高,劳动强度大,占度,烧成后冷加工量大、成本高,劳动强度大,占度,烧成后冷加工量大、成本高,劳动强度大,占地面积多,生产周期长,产品质量、产量低地面积多,生产周期长,产品质量、产量低地面积多,生产周期长,产品质量、产量低地面积多,生产周期长,产品质量、产量低 n n模压成型模压成型:工程陶瓷生产常用,但模具加工程陶瓷生产常用,但
4、模具加工程陶瓷生产常用,但模具加工程陶瓷生产常用,但模具加工复杂、寿命短、成本高,坯体易产生开裂和分层工复杂、寿命短、成本高,坯体易产生开裂和分层工复杂、寿命短、成本高,坯体易产生开裂和分层工复杂、寿命短、成本高,坯体易产生开裂和分层第3页/共18页5n n冷等静压成型冷等静压成型:常温下成型密封于柔常温下成型密封于柔常温下成型密封于柔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、性模具中的粉料,但设备投资大,生产工艺复杂、性模具中的粉料,但设备投资大,生产工艺复杂、性模具中的粉料,但设备投资大,生产工艺复杂、工序繁工序繁工序繁工序繁 多、产品易变形开裂多、产品易变形开裂多、产
5、品易变形开裂多、产品易变形开裂 n n挤压成型挤压成型:适宜成型管状、柱状和端面规适宜成型管状、柱状和端面规适宜成型管状、柱状和端面规适宜成型管状、柱状和端面规则的产品,也用来挤制片状膜、蜂窝状和筛格式穿则的产品,也用来挤制片状膜、蜂窝状和筛格式穿则的产品,也用来挤制片状膜、蜂窝状和筛格式穿则的产品,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,坯体孔制品,但挤嘴结构复杂,加工精度要求高,坯体孔制品,但挤嘴结构复杂,加工精度要求高,坯体孔制品,但挤嘴结构复杂,加工精度要求高,坯体干燥与烧成收缩大干燥与烧成收缩大干燥与烧成收缩大干燥与烧成收缩大 n n注射成型注射成型
6、:主要用于生产纺织机用陶瓷配主要用于生产纺织机用陶瓷配主要用于生产纺织机用陶瓷配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,易开件,但成型温度难以精确控制,坯体强度低,易开件,但成型温度难以精确控制,坯体强度低,易开件,但成型温度难以精确控制,坯体强度低,易开裂变形裂变形裂变形裂变形 第4页/共18页6凝胶注模成型的研究概况及发展趋势凝胶注模成型的研究概况及发展趋势凝胶注模成型的研究概况及发展趋势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:凝胶注模成型的起源:上世纪上世纪上世纪上世纪9090年年年年代初,美国橡树岭国家实验室发明的一种全新代初,美国橡树岭国家实验
7、室发明的一种全新代初,美国橡树岭国家实验室发明的一种全新代初,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,该工艺与传统成型的陶瓷材料湿法成型技术,该工艺与传统成型的陶瓷材料湿法成型技术,该工艺与传统成型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、工艺相比,具有设备简单、成型坯体组分均匀、工艺相比,具有设备简单、成型坯体组分均匀、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、可成型复杂形缺陷少、不需脱脂、不易变形、可成型复杂形缺陷少、不需脱脂、不易变形、可成型复杂形缺陷少、不需脱脂、不易变形、可成型复杂形状零件及实用性强
8、等突出优点。状零件及实用性强等突出优点。状零件及实用性强等突出优点。状零件及实用性强等突出优点。应用:应用:此法已被用来成型从单组分体系到此法已被用来成型从单组分体系到此法已被用来成型从单组分体系到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、多组分复合体系,形状从块状到板状、管状、多组分复合体系,形状从块状到板状、管状、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。原料除陶叶片、齿轮、涡轮转子等多种陶瓷。原料除陶叶片、齿轮、涡轮转子等多种陶瓷。原料除陶叶片、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瓷粉末外,还可
9、用金属粉末如不锈钢粉末等瓷粉末外,还可用金属粉末如不锈钢粉末等瓷粉末外,还可用金属粉末如不锈钢粉末等第5页/共18页7n nAlAl2 2OO3 3陶瓷凝胶注模成型中凝胶体系分为陶瓷凝胶注模成型中凝胶体系分为陶瓷凝胶注模成型中凝胶体系分为陶瓷凝胶注模成型中凝胶体系分为单分单分单分单分子聚合子聚合子聚合子聚合和和和和高分子凝胶高分子凝胶高分子凝胶高分子凝胶体系。体系。体系。体系。K.PrabhakaramK.Prabhakaram研研研研究了究了究了究了单分子聚合体系单分子聚合体系单分子聚合体系单分子聚合体系尿素尿素尿素尿素-甲醛凝胶成型的三甲醛凝胶成型的三甲醛凝胶成型的三甲醛凝胶成型的三个方面
10、:制备高浓度的浆料,控制个方面:制备高浓度的浆料,控制个方面:制备高浓度的浆料,控制个方面:制备高浓度的浆料,控制methylol methylol ureaurea单体缩聚反应使其凝胶成型,丙烯酸共聚单体缩聚反应使其凝胶成型,丙烯酸共聚单体缩聚反应使其凝胶成型,丙烯酸共聚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。烧结后产作用提高坯体的强度和加工性能。烧结后产作用提高坯体的强度和加工性能。烧结后产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品密度可达到理论密度的品密度可达到理论密度的品密度可达到理论密度的97%97%n n高分子凝胶体系高分子凝胶体系高分
11、子凝胶体系高分子凝胶体系,谢志鹏谢志鹏谢志鹏谢志鹏研究了研究了研究了研究了“琼脂糖凝琼脂糖凝琼脂糖凝琼脂糖凝胶注模成型陶瓷部件胶注模成型陶瓷部件胶注模成型陶瓷部件胶注模成型陶瓷部件”,利用天然水溶性琼,利用天然水溶性琼,利用天然水溶性琼,利用天然水溶性琼脂糖高分子在水溶液中加热时溶解、冷却时脂糖高分子在水溶液中加热时溶解、冷却时脂糖高分子在水溶液中加热时溶解、冷却时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,成型形状复杂的凝固具有一定强度的特性,成型形状复杂的凝固具有一定强度的特性,成型形状复杂的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、内部无明显陶瓷
12、部件,并烧结出均匀致密、内部无明显陶瓷部件,并烧结出均匀致密、内部无明显陶瓷部件,并烧结出均匀致密、内部无明显缺陷的涡轮转子缺陷的涡轮转子缺陷的涡轮转子缺陷的涡轮转子 第6页/共18页8n nMarsha A.HuhaMarsha A.Huha等等研研究究了了等等研研究究了了聚聚合合物物聚聚合合物物对对对对A1A12 2O O3 3-PVA-PVA凝凝浇浇注注模模悬悬浮浮体体化化学学流流变变性性能能及及干干燥燥的的影影响响,凝凝浇浇注注模模悬悬浮浮体体化化学学流流变变性性能能及及干干燥燥的的影影响响,在在通通过过在在通通过过TiTi离离子子络络合合交交联联剂剂形形成成的的离离子子络络合合交交联
13、联剂剂形形成成的的A1A12 2O O3 3-PVA-PVA悬悬悬悬浮浮体体体体系系中中,浮浮体体体体系系中中,PVAPVA体体积积分分数数和和交交联联剂剂浓浓度度不不变变体体积积分分数数和和交交联联剂剂浓浓度度不不变变的的情情况况下下,悬悬浮浮体体的的化化学学流流变变性性能能与与聚聚合合物物的的情情况况下下,悬悬浮浮体体的的化化学学流流变变性性能能与与聚聚合合物物PVAPVA的的水水解解程程度度及及分分子子量量密密切切相相关关,增增加加的的水水解解程程度度及及分分子子量量密密切切相相关关,增增加加PVAPVA的的水水解解程程度度和和分分子子量量,弹弹性性模模量量相相应应增增加加,同同的的水水
14、解解程程度度和和分分子子量量,弹弹性性模模量量相相应应增增加加,同同时时凝凝胶胶时时间间减减小小。当当时时凝凝胶胶时时间间减减小小。当当PVAPVA体体积积分分数数不不变变时时,凝凝体体积积分分数数不不变变时时,凝凝胶胶时时间间随随交交联联剂剂浓浓度度、温温度度和和固固相相体体积积分分数数的的胶胶时时间间随随交交联联剂剂浓浓度度、温温度度和和固固相相体体积积分分数数的的增增大大而而减减小小。干干燥燥过过程程中中,增增大大而而减减小小。干干燥燥过过程程中中,PVAPVA水水解解程程度度大大的的水水解解程程度度大大的的所所 形形 成成 的的 最最 大大 应应 力力 和和 残残 余余 应应 力力 也
15、也 大大所所 形形 成成 的的 最最 大大 应应 力力 和和 残残 余余 应应 力力 也也 大大第7页/共18页9n n吴吴镇镇江江吴吴镇镇江江等等研研究究了了等等研研究究了了AlAl2 2O O3 3凝凝胶胶注注模模成成型型凝凝胶胶注注模模成成型型添添加加添添加加TiOTiO2 2助助烧烧剂剂的的影影响响,加加入入助助烧烧剂剂的的影影响响,加加入入TiOTiO2 25%5%时时大大大大降降低低时时大大大大降降低低AlAl2 2O O3 3陶陶瓷瓷烧烧结结温温度度,陶陶瓷瓷烧烧结结温温度度,第8页/共18页10n n赵雷赵雷赵雷赵雷等研究了等研究了等研究了等研究了微量离子微量离子微量离子微量离
16、子对注凝成型丙烯酸聚合对注凝成型丙烯酸聚合对注凝成型丙烯酸聚合对注凝成型丙烯酸聚合体系凝胶点的影响。体系凝胶点的影响。体系凝胶点的影响。体系凝胶点的影响。FeFe2+2+、CuCu2+2+、AlAl3+3+、CaCa2+2+等无机离子常以微量杂质的形式存在于陶瓷粉等无机离子常以微量杂质的形式存在于陶瓷粉等无机离子常以微量杂质的形式存在于陶瓷粉等无机离子常以微量杂质的形式存在于陶瓷粉末中,微量末中,微量末中,微量末中,微量FeFe2+2+、CuCu2+2+对凝胶体系聚合有明显对凝胶体系聚合有明显对凝胶体系聚合有明显对凝胶体系聚合有明显加速作用,使凝胶时间变短,加速作用,使凝胶时间变短,加速作用,
17、使凝胶时间变短,加速作用,使凝胶时间变短,AlAl3+3+也会使聚合也会使聚合也会使聚合也会使聚合加速,但效果不明显,加速,但效果不明显,加速,但效果不明显,加速,但效果不明显,CaCa2+2+对体系有阻聚作用对体系有阻聚作用对体系有阻聚作用对体系有阻聚作用 第9页/共18页11选题依据及技术难度选题依据及技术难度n n凝胶注模成型与传统成型工艺相比,有设备简单、凝胶注模成型与传统成型工艺相比,有设备简单、凝胶注模成型与传统成型工艺相比,有设备简单、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、不易变成型坯体组分均匀、缺陷少、不需脱脂、不易变成型坯体组分均匀、
18、缺陷少、不需脱脂、不易变成型坯体组分均匀、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形、可成型复杂形状零件等突出优点以及半成品形、可成型复杂形状零件等突出优点以及半成品形、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,机械加工强度高、加工余量少等后续加工优势,机械加工强度高、加工余量少等后续加工优势,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,可实现近净尺寸成型,具有很强的实用性。另外,可实现近净尺寸成型,具有很强的实用性。另外,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
19、,还有较多技术问题未胶凝成型远未实现产业化,还有较多技术问题未胶凝成型远未实现产业化,还有较多技术问题未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得到解决,因此研究该技术的工业化具有较大的得到解决,因此研究该技术的工业化具有较大的得到解决,因此研究该技术的工业化具有较大的价值。价值。价值。价值。n n存在主要技术问题:存在主要技术问题:存在主要技术问题:存在主要技术问题:如何获得低烧成收缩、高如何获得低烧成收缩、高如何获得低烧成收缩、高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,实现机规整度、高生坯强度的氧化铝陶瓷坯体,实现机规整度、高生
20、坯强度的氧化铝陶瓷坯体,实现机规整度、高生坯强度的氧化铝陶瓷坯体,实现机械化半成品加工;械化半成品加工;械化半成品加工;械化半成品加工;实现浆料凝胶化时间、固相实现浆料凝胶化时间、固相实现浆料凝胶化时间、固相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;含量、料浆的流动性的可控和最优化;含量、料浆的流动性的可控和最优化;含量、料浆的流动性的可控和最优化;利用工利用工利用工利用工业级原料实现产业化生产;业级原料实现产业化生产;业级原料实现产业化生产;业级原料实现产业化生产;进一步降低氧化铝进一步降低氧化铝进一步降低氧化铝进一步降低氧化铝陶瓷烧成温度陶瓷烧成温度陶瓷烧成温度陶瓷烧成温度
21、第10页/共18页12研究内容和拟解决的关键问题研究内容和拟解决的关键问题n n以氧化铝陶瓷为体系,研究注以氧化铝陶瓷为体系,研究注凝成型工艺各参数对生坯抗弯凝成型工艺各参数对生坯抗弯强度、固相含量、浆料流变性、强度、固相含量、浆料流变性、注浆时间(胶凝时间)等的影注浆时间(胶凝时间)等的影响,同时考察实现工业化生产响,同时考察实现工业化生产的可行性,重点研究注凝原料的可行性,重点研究注凝原料由分析纯改为工业纯后,注凝由分析纯改为工业纯后,注凝工艺参数的变化。工艺参数的变化。n n拟解决的关键问题:获得高固拟解决的关键问题:获得高固相含量、低浆料粘度的浆体;相含量、低浆料粘度的浆体;研究采用工
22、业纯原料对注凝成研究采用工业纯原料对注凝成型工艺的影响;探讨工业化小型工艺的影响;探讨工业化小试的可行性。试的可行性。第11页/共18页13设计方法、技术路线、实验方案的可行性分析设计方法、技术路线、实验方案的可行性分析n n制备高固相含量、低粘度氧化铝陶瓷浆料:以丙烯酰胺制备高固相含量、低粘度氧化铝陶瓷浆料:以丙烯酰胺制备高固相含量、低粘度氧化铝陶瓷浆料:以丙烯酰胺制备高固相含量、低粘度氧化铝陶瓷浆料:以丙烯酰胺(MA)(MA)、N,N-N,N-亚甲基双丙烯酰胺亚甲基双丙烯酰胺亚甲基双丙烯酰胺亚甲基双丙烯酰胺(MBAM)(MBAM)为研究体系,以浆料粘度、固含为研究体系,以浆料粘度、固含为研
23、究体系,以浆料粘度、固含为研究体系,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、量、生坯的抗弯强度为主要表征手段,详细探讨单体、分散剂、量、生坯的抗弯强度为主要表征手段,详细探讨单体、分散剂、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、浆料的交联剂、水相对含量、浆料的交联剂、水相对含量、浆料的交联剂、水相对含量、浆料的pHpH值的影响值的影响值的影响值的影响n n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采用工
24、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行性行性行性n n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第12页/共18页14课题研究工作安排及预期成果课题研究工作安排及预期成果n n2005.7-2
25、005.12 2005.7-2005.12 查阅文献,了解国内外发展概况和研究趋势,撰写查阅文献,了解国内外发展概况和研究趋势,撰写查阅文献,了解国内外发展概况和研究趋势,撰写查阅文献,了解国内外发展概况和研究趋势,撰写文献综述,准备开题文献综述,准备开题文献综述,准备开题文献综述,准备开题n n2006.1-2007.3 2006.1-2007.3 实验室实验和工业化小试阶段实验室实验和工业化小试阶段实验室实验和工业化小试阶段实验室实验和工业化小试阶段n n2007.3-2007.5 2007.3-2007.5 结果整理、毕业论文撰写结果整理、毕业论文撰写结果整理、毕业论文撰写结果整理、毕业
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