凝膠注模工藝制備ZrO-,2-陶瓷材料.pdf

1、本文通過沉降試驗(yàn)、FTIR分析和Zeta電位分析等測試手段，探討了ZrO2粉體在水中的分散機(jī)制。以ZrO2粉體為主要原料，分別以丙烯酰胺、N-N-亞甲基雙丙烯酰胺、N-N-N’-N-四甲基乙二胺和過硫酸銨為單體、交聯(lián)劑、引發(fā)劑和催化劑，研究了ZrO2陶瓷材料的凝膠注模成型工藝，采用旋轉(zhuǎn)粘度劑、萬能試驗(yàn)機(jī)、掃描電鏡、X射線衍射儀等測試手段進(jìn)行表征，重點(diǎn)分析了分散劑、固相含量對漿料流變性的影響，催化劑、引發(fā)劑的量對凝膠時(shí)間的影響以及固相含量

2、和燒結(jié)溫度對ZrO2陶瓷材料強(qiáng)韌性及顯微組織的影響。試驗(yàn)結(jié)果表明： 在本試驗(yàn)條件下，在嘗試三種分散劑后，發(fā)現(xiàn)代號(hào)為TH-241的分散劑分散效果最好。Zeta電位分析表明，加入分散劑TH-241可使ZrO2粉體的電位絕對值達(dá)47.5 mV，比純ZrO2粉體的電位絕對值提高了近16.9 mV，粉體分散更加均勻、穩(wěn)定。FTIR分析表明：ZrO2粉體吸附分散劑TH-241之后，未出現(xiàn)新的基團(tuán)，屬于物理吸附。綜合分析可知，ZrO2粉體在水

3、中的分散機(jī)理屬于靜電位阻穩(wěn)定機(jī)制。 對漿料進(jìn)行流變性分析發(fā)現(xiàn)，當(dāng)分散劑加入量達(dá)到2.8 wt.％、pH=9～10、ZrO2固相體積分?jǐn)?shù)38 vol.％時(shí)，漿料的粘度最小，為560MPa·s，漿料中氣孔含量少，易于凝膠注模；通過改變催化劑、引發(fā)劑的用量，漿料的凝膠時(shí)間可調(diào)，25 ml漿料中加入0.135 ml催化劑和0.033 g引發(fā)劑可以將凝膠點(diǎn)控制在加入引發(fā)劑和催化劑后的3 min左右，注模時(shí)間較好，且坯體強(qiáng)度可達(dá)21.27

4、MPa。 不同固相含量的生坯和不同溫度燒結(jié)后試樣強(qiáng)韌性測試結(jié)果表明，固相含量對生坯強(qiáng)度的影響不大，但材料的收縮率隨著固相含量的增加而降低，隨燒結(jié)溫度的升高而增加，抗彎強(qiáng)度和相對密度與固相含量的關(guān)系曲線呈“M”形，這是由于氣孔率和固相含量兩個(gè)雙關(guān)因素影響所致，當(dāng)固相含量為38 vol.％，燒結(jié)溫度為1600℃時(shí)，ZrO2陶瓷材料收縮率為27.27％，相對密度、抗彎強(qiáng)度和斷裂韌性值最大，分別為98.36％、921.34 MPa和11