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1、摘要1中文 中文 4890 字出處: 出處:Araki K, Halloran J W. Room-temperature freeze casting for ceramics with nonaqueous sublimable vehicles in the naphthalene-camphor eutectic system[J]. Journal of the American Ceramic Society, 2004,
2、87(11): 2014-2019.在萘-樟腦非水可升華的溶劑共晶體系下進(jìn)行室溫冷凍干燥來制備陶瓷摘 要在室溫下采用冷凍干燥法制備 ,使用的是非水可升華的溶劑, 3 2O Al是在共晶溫度為 31℃的萘-樟腦共晶體系下完成的。當(dāng)溶劑在共晶成份時,可以獲得一個完全致密的燒結(jié)坯體(其理論密度大于 99.5%) ,當(dāng)溶劑沒有在共晶成份(即亞共晶或過共晶)時,由于形成了較大獨特形狀的空隙,因而獲得的燒結(jié)坯體密度最多為 90%。通過觀察顯微結(jié)構(gòu)
3、,發(fā)現(xiàn)在凝固過程中形成的初晶抑制了懸浮的 顆粒,從而導(dǎo)致形成較大的空 3 2O Al隙。共晶成份的溶劑凝固時形成了細(xì)片層組織,其抑制了懸浮 顆粒 3 2O Al間的排斥,從而避免形成大的空隙。第一章 前言冷凍鑄造法起源于冷凍干燥技術(shù),現(xiàn)已應(yīng)用于復(fù)雜形狀陶瓷的成型方面,這種方法類似于傳統(tǒng)的注漿成型、注射成型、凝膠注模成型等膠體加工技術(shù)。下面將回顧一下這些膠態(tài)陶瓷加工技術(shù)的細(xì)節(jié)。陶瓷漿料通常是水溶液,有時也含有二氧化硅溶膠,將漿料放在模具
4、中處于極低溫(例如低于零下 40 攝氏度)下,然后進(jìn)行脫模和通過升華去除溶劑,即冷凍干燥,最終獲得生坯體,這種成型技術(shù)就是冷凍鑄造法。該技術(shù)具有制造周期短、無干燥裂紋、無麻煩的粘結(jié)劑燒盡過程等優(yōu)點。實際上,該技術(shù)的關(guān)鍵之處是獲得一個極低溫的環(huán)境,如低于零下 40 攝氏度。為了消除在極低溫進(jìn)行昂貴的冷凍過程和在零下攝氏度進(jìn)行麻煩的冷3所以這種技術(shù)是環(huán)境友好型的,不同于其他一些使用有毒材料作為溶劑的室溫冷凍鑄造技術(shù)。在眾多材料中,萘( )和
5、樟腦( )對 8 10H C O H C 16 10于室溫冷凍鑄造法來說是很有前景的候選溶劑物,即使其有一點點毒性,但有以下優(yōu)勢:(1)像水一樣的低粘度,可以制成濃縮漿;(2)和水不一樣的是在凝固過程中有負(fù)的體積變化(收縮) ,有利于得到高的生坯密度;(3)在固態(tài)時具有高的蒸汽壓以便于進(jìn)行冷凍干燥過程。萘、樟腦和水的性能總結(jié)見下表 1。實際上,最好的凝固溫度范圍是 30-60℃,而萘和樟腦的凝固溫度對于室溫冷凍鑄造法來說都太高了,特別是
6、樟腦,它的凝固溫度為 180℃。表 1 萘、樟腦和水的部分物理性能表化學(xué)式凝固溫度(℃)凝固過程體積變化液體粘度(mPa·s)固態(tài)時的蒸汽壓 固態(tài)時的蒸汽壓(Pa)萘樟腦 樟腦水8 10H CO H C 16 10O H 2801800負(fù)的負(fù)的正的0.91(80℃)0.63(180℃)1.0(20℃)? ? C ? ? 52 10 3 . 1 2? ? C ? ? 41 10 3 . 1 2? ? C ? ? 20 - 10
7、 3 . 1 2萘和樟腦都是分子化合物,萘-樟腦二元體系是已知的共晶溫度為 31-32℃的共晶體系。萘-樟腦體系的相圖由 Robinson 等人繪制而成,見下圖1。由于萘-樟腦合金的共晶溫度方便易得,所以冶金學(xué)家將其作為一個凝固模型進(jìn)行研究。這種共晶合金適合作為室溫冷凍鑄造法的媒介物,其依據(jù)是它不僅具有 31-32℃的方便易得的凝固溫度,而且有粘度低,在凝固過程中收縮,高的蒸汽壓等優(yōu)勢,而得到這些特性的前提,要求材料是純的萘和純的樟腦。
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