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99.5wt%亚微米氧化铝粉干压成型致密化技术的研究

作　者: 李晓东
导　师: 殷书建
学　校: 山东理工大学
专　业: 材料学
关键词: 亚微米粉体团聚离心喷雾干燥双向同步干压成型常压烧结
分类号: TQ174
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

本课题围绕99.5wt%亚微米氧化铝粉体的致密化技术进行研究,通过无团聚氧化铝浆料的制备工艺、氧化铝浆料的干燥参数的优化工艺、造粒粉的干压成型参数优化工艺、成型坯体的烧结参数优化工艺,从而在常压下烧结得到了致密的烧结体。本课题中最终获得的烧结试样具有较好的显微结构和良好的机械性能。氧化铝浆料的制备采用普通机械球磨的方式。研究结果表明：对于初始d50=8.19μm的原料粉体,在其它实验条件相同的情况下,分散剂聚丙烯酸铵的加入量为浆料固相总质量的1.5wt%的料浆细化速度最快,分散剂多次均匀加入比一次性加入更容易获得粒度分布窄、烧结性能好的亚微米粉体；pH值为9时料浆最稳定；固相含量为71.4wt%的料浆离心喷雾造粒得到的造粒粉性能最为优良。氧化铝浆料的干燥采用离心喷雾干燥的方式,在浆料干燥的同时进行造粒。实验结果表明：对于本课题中制备出的无团聚、高稳定性、高分散的氧化铝浆料,在供料量为干燥机额定生产能力的情况下,进口温度340℃、离心雾化器转速40 r/s是最为理想的干燥参数组合,在这种干燥参数下得到的造粒粉具有破碎性能良好、流动性好、粒度分布均匀等特性。在成型工艺的研究中,本课题以双向同步干压工艺为研究方式。经实验发现,3.0wt%造粒粉质量的水分增湿的造粒粉最适合干压成型,增湿水分过少或过多都不利于坯体致密度的提高；在成型压力相同的情况下,缓慢多次加压更有利于坯体密度的提高；即便造粒粉的性能完全相同,只要坯体形状、厚度不同需要的成型压力也不同,并且每一种坯体都有自己最佳的成型压力,压力过大或过小都不利于坯体密度的提高；对于厚、大的坯体延长保压时间将有利于提高坯体密度。通过对常压烧结工艺参数的实验和分析,在烧结温度1600℃的情况下,获得了显微结构相对均匀的致密的烧结体。获得的氧化铝陶瓷的密度可达3.9247g/cm3；三点抗弯强度的平均值为433.6MPa；表面维氏硬度的平均值为15.66GPa；烧结体晶粒的平均尺寸为2-3μm。

99.5wt%亚微米氧化铝粉干压成型致密化技术的研究

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