聂妍[1]2004年在《氧化锆陶瓷注射成形工艺研究》文中研究指明陶瓷注射成形技术(CIM)是一项很有前途的陶瓷成形技术。本文探讨了如何运用注射成形技术制备性能良好的氧化钇部分稳定氧化锆陶瓷制品。 注射成形氧化锆采用油-石蜡基粘结剂体系，粉末装载量为50vol％。实验所用的粘结剂体系能够满足氧化锆粉末(平均粒度为0.8μm)对CIM粘结剂的要求。粘结剂对陶瓷粉末的润湿性能好，且喂料的流变性能良好。粘结剂可以采用分步脱脂法脱除。 对于样品的注射成形来说，注射熔体的温度和注射压力为喂料注射过程的关键工艺参数。实验中喂料的最佳注射参数为：注射温度155±5℃，注射压力为系统总压力的60～70％，其它参数为：模温55±5℃，保压压力为系统总压力的55％左右。 注射坯的溶剂脱脂在恒温水浴装置中进行。粉末的形状和粒度、溶剂种类、生坯的几何形状和脱脂温度均对溶剂脱脂效果有明显的影响。通过对粘结剂和喂料的热分解行为的探讨，试图得到理想的脱脂工艺条件和曲线，使粘结剂完全脱除且脱脂坯无缺陷和变形。经过反复摸索，分别得到各个样品的最佳脱脂工艺曲线。 经过反复实验，得到了较理想的、无烧结缺陷的烧结工艺。生坯的烧结在硅钼棒高温电炉中进行，采用空气气氛。实验确定了烧结的温度-时间曲线，烧结后样品达到致密化，且无晶粒过大。 目前限制CIM技术发展的主要因素是对产品缺陷的控制，而样品的缺陷在每个工艺阶段都有可能出现。本文探讨了样品在注射成形的注射、脱脂和烧结各个阶段可能产生的缺陷及其形成机理。注射阶段产生的最主要缺陷为孔洞和裂纹，须通过对注射压力和温度的调节来消除这些缺陷的产生。脱脂和烧结阶段缺陷的形成机理更为复杂，且很难区分。然而，通过观察可发现，脱脂和烧结阶段出现的缺陷很多是在注射阶段形成的。 烧结后制品的力学性能和其他性能优于目前市场同类氧化锆材料的性能。样品形状和尺寸对制品性能影响较大。与传统P／M法生产的陶瓷制品相比，陶瓷中南大学硕士学位论文摘要品形状和尺寸对制品性能影响较大。与传统P胭法生产的陶瓷制品相比，陶瓷注射成形技术的优势体现在小体积、形状复杂制品的生产制备方面，对于大型制品的制备研究探索还需进一步加强。最后，本文讨论了样品中的缺陷对强度的影响，通过计算得出含裂纹材料的强度曲线图，并与实验结果进行了比较验证。
李益民, 聂妍, 李笃信[2]2003年在《氧化锆陶瓷注射成形工艺研究》文中指出研究了氧化锆陶瓷粉末注射成形工艺过程,包括粘结剂的选择、喂料粉末装载量的确定、混炼工艺及混炼扭矩的研究,注射压力、注射温度、保压压力、模具温度、注射速度等注射成形工艺对成形坯质量的影响,以及溶剂脱脂温度、样品厚度、粉末粒度及形貌等对溶剂脱脂速率的影响及后续热脱脂工艺,获得了一条优化的注射成形工艺路线。
金瑜辉[3]2014年在《注射成型制备5CrMnMo基ZrO_2凃层的研究》文中研究说明本文基于液态模锻时，高温液态金属对模具材料的热影响，导致模具寿命降低，制约着液态模锻技术的进一步发展，提出用陶瓷材料对金属材料进行表面改性来提高模具材料的性能。通过陶瓷粉末注射成形技术在凸模冲头表面形成一定厚度的陶瓷层，使陶瓷和金属产生机械连接，从而让模具具备高硬度、耐磨和耐高温的性能特点，以促进液态模锻技术的发展。通过对注射成型制备5CrMnMo基氧化锆涂层工艺的研究，利用致密度测定、线性收缩率测量、DSC和TGA分析、维氏硬度仪、SEM、红外测温仪、摩擦磨损试验机、高温炉等分析手段和方法，得出一些结论。对氧化锆注射成型工艺整个过程的探索，表明ZrO2注射成形的粉末装载量为50%-55%，通过氧化锆粉末的表面改性可以提高其粉末装载量，成功将粉末装载量提高至55%，有利于后续的烧结，减小氧化锆的收缩性。通过对挤压造粒过程的不断摸索，显示喂料成分的加入顺序、混炼温度、混炼时间以及挤压次数都会对造粒效果产生不同程度的影响，得出最佳的混炼工艺为：首先在混炼炉中加入氧化锆原始粉末升温至175℃，之后加入聚丙烯，稍微搅拌均匀后保温20min；然后降温至150℃，加入硬脂酸，稍微搅拌，保温10min；再加入石蜡，与混炼炉中其中一半的粉末进行搅拌混炼，得到粘度很低的混炼泥，再和剩余粉末逐渐搅拌混合，直至均匀；最后降温至130℃充分保温，使其混合均匀；之后再挤压造粒5次即可。由此制备出具备良好均匀性的氧化锆喂料。通过对注射成型工艺参数的探索，得出最佳注射成型工艺参数：注射段温度185℃、熔胶段温度190℃、注射速度为系统最大速度75%、注射时间6.5秒、保压时间10s、模具温度40℃；并且分析了注射成型各种缺陷产生的机理。脱脂和烧结工艺的探究揭示了粘结剂各组元的热分解温度和区间有很大的不同，其中石蜡的剧烈分解温区为220-320℃，聚丙烯的剧烈分解温区为320-380℃，而少量的硬脂酸在165℃左右的时候就已经开始缓慢地分解。烧结温度升高，氧化锆陶瓷层的密度、致密度以及线性收缩率都会增加，晶粒会变大，而孔隙率会降低；烧结温度越高，氧化锆表面越光滑。1200℃烧结后氧化锆的密度、致密度、孔隙率以及线性收缩率分别为5.49g/cm3、90.16%、9.84%、10.83%，而1300℃烧结后氧化锆的密度、致密度、孔隙率以及线性收缩率分别为5.68g/cm3、93.11%、6.89%、13.73%。用维氏硬度来表征氧化锆陶瓷和模具基体的硬度，表明氧化锆的硬度明显优于5CrMnMo；在隔热性实验中，氧化锆的隔热效果很不错，在450℃和700℃的时候隔热效果在100℃左右，可以很好地降低模具钢在工作时的温度；在摩擦磨损实验中，在不同压力载荷下，氧化锆的耐磨性明显优于模具钢，摩擦系数也比较小，而且磨损面的微观组织也比模具钢要光滑；在热循环实验中，氧化锆陶瓷层的抗热震次数平均为45次，说明涂层具备了较好的抗热震性和结合性，因为实验所设计的条件要比实际工作时苛刻得多，所以抗热震性在实际液态模锻时会更好，模具的使用寿命也得到了相应的保证。
王文利, 李笃信, 李昆[4]2008年在《表面改性对氧化锆陶瓷注射成形的影响》文中研究说明采用改性剂对ZrO2粉末进行表面改性处理制备出了有机/无机包覆的氧化锆陶瓷粉末。用红外光谱表征了粉末颗粒表面官能团的变化,讨论了表面改性对粉末的极性、粒度、安息角、松装密度和振实密度以及对注射成形工艺的影响。研究结果表明:改性剂分子与粉末颗粒表面吸附的羟基发生了Lewis酸碱反应,并形成了包覆吸附;通过表面改性,粉末由极性粉末变为非极性粉末,在环己烷溶液中的粒度由4.88μm减小到0.64μm,团聚系数由41降到5,团聚明显降低,粉末安息角由68°降低到45°,松装密度由0.8g/cm3增加到1.32g/cm3,振实密度由1.45g/cm3增加到2.52g/cm3;表面改性降低了氧化锆注射料的粘度、混料温度、注射温度和注射压力,改善了成形性,装载量从53%提高到58%。
曹贺坤[5]2009年在《ZrO_2陶瓷成型工艺和复合陶瓷的研究》文中研究指明陶瓷注射成型由于能生产高精度、附加价值高等复杂产品的优点引起了研究者们的广泛关注。本文采用自选的粘结剂体系与氧化锆制成喂料,成型、脱脂和烧结,研究其流变性能和力学性能,以及氧化锆与氧化铝复合陶瓷的力学性能的探究。氧化锆陶瓷喂料是由氧化锆和热塑性粘结剂体系混合而成。在混合过程中,研究了粘结剂体系的选择、混合时间,混合温度对喂料的影响,通过流变实验来研究不同粘结剂体系的喂料对温度的敏感程度。实验结果表明,以PS为主的粘结剂体系,在125℃,混炼10min的喂料有较好的强度和表面,光滑性等,而且对温度的敏感性较小,更适合陶瓷注射。在此基础上通过实验提高粉末承载量达到86%,来减少在后面的脱脂和烧结过程中的所能产生的缺陷。将混合好的喂料放在马弗炉中进行脱脂,采用TG研究粘结剂的各组分的降解温度范围,制定适合此体系的脱脂曲线。然后在不同温度下进行烧结,通过TEM来观察脱脂和烧结的表面。用XRD来探究氧化锆陶瓷的晶相变化。研究不同温度下氧化锆陶瓷的力学性能。结果表明,在1550℃下烧结,各种性能较好。选择不同含量的氧化铝和氧化锆混合组成的复合陶瓷进行脱脂和烧结,用XRD,TEM等方法研究这种复合陶瓷的结构,性能,而且能够降低原料成本。
章美敏, 林彬[6]2006年在《氧化锆陶瓷光纤插针注射成形模拟》文中指出光纤插针是制作光纤连接器的关键器件,用Moldflow plastic insight 5.0软件对光纤插针一模六腔模具注射成型进行了叁维实体动态模拟。引入正交试验表,研究了矩形分流和圆弧分流2种浇注系统流道布置形式下,模具温度、注射温度、螺杆速率和浇口大小对制件充模质量的影响。结果表明,圆弧分流形式具有较佳的充填效果。同时,考虑了重力对注射成型的影响,通过增大单个模腔的流道截面面积,改进了模具设计,达到了六模腔平衡流动。
彭周[7]2014年在《氧化锆陶瓷成型烧结变形及其机理的研究》文中进行了进一步梳理陶瓷材料强度高、硬度高、耐腐蚀、耐高温,因此广泛应用于冶金、汽车、医疗、化工、电子等各个行业。但是由于其韧性较差,难以机械加工。所以追求近净成型一直是材料科学工作者研究的热点之一。但在实验和生产中,陶瓷坯体发生烧结收缩各向异性是很常见的现象。以往的研究主要是针对粉体形状、成型工艺或烧结环境对坯体尺寸精度的影响,却很少提及试样或坯体的外形尺寸对烧结变形的影响。为此,本文以叁维的眼光看待此问题,系统地研究了氧化锆陶瓷的细棒状试样(准一维)、片状试样(二维)和矩形条状及复杂形状试样(叁维),力求深入理解坯体外形尺寸对烧结变形的影响规律,主要研究成果如下：引入烧结收缩各向异性因子的概念,即烧结收缩各向异性因子M=长度收缩率/直径(或宽度、高度)收缩率,并以此来定量表征陶瓷试样的收缩变形行为。观察准一维棒状陶瓷坯体的烧结变形行为,发现长度的收缩率大于直径的收缩率,且收缩率随长径比的增加而单调递增。长径比、收缩率和收缩各向异性因子之间呈线性关系,温度越高,收缩率越大,收缩各向异性因子也越大。棒状试样产生收缩各向异性的原因主要来于表面能的影响,但烧结中的致密化和球化过程也会加速收缩各向异性的出现。对二维陶瓷流延坯体的烧结变形进行观察后发现：在尽量避免因粉末颗粒和工艺参数等因素所造成的烧结收缩各向异性的前提下,随着片状外形长宽比的增加,其收缩各向异性的行为也越来越明显。且实心坯片的收缩率大于含孔坯片的收缩率。孔洞的收缩率大于坯片的收缩率。当直径与边长相等时,圆孔的收缩率大于方孔的收缩率。孔洞越小,其自身收缩率越大,这也和所受的表面张力相关。针对叁维矩形条试样烧结后所出现的收缩各向异性,发现长度方向上的收缩率最大,宽度方向上的收缩率次之,高度方向上的收缩率最小。收缩率和收缩各向异性因子均与试样的长宽比和长高比呈线性关系。且烧结温度越高,在相同的长宽比和长高比前提下,收缩率和收缩各向异性因子都越大。对比MSZ和YSZ两种不同材料的收缩行为,其发生烧结收缩各向异性的趋势一致,但由于材料自身的性质差异,导致收缩率和收缩各向异性因子不同。对于含孔洞的复杂形状陶瓷开关盒试样,试样整体会发生烧结收缩各向异性,长度的收缩率要大于宽度和厚度的收缩率。且其内部孔洞的收缩率要大于试样整体的收缩率。孔径越小,收缩率越大。表面能和表面张力是引起烧结收缩各向异性的重要原因。利用图像处理和数据统计能有效定量描述粉体颗粒在流延浆料中的分布和排列状态,尤其是首次利用颗粒形态比与取向角分布图直观地描述流延浆料中粉末颗粒排列规律。非球形微米粉末制备的流延坯片在相同长宽比的前提下,烧结收缩各向异性因子比纳米粉末制备的流延坯片大,其烧结收缩各向异性更明显。引起非球形微米粉末制备的流延坯片的烧结收缩各向异性,除了试样外形因素外,粉末颗粒的排列状态也是重要原因。
参考文献：
[1]. 氧化锆陶瓷注射成形工艺研究[D]. 聂妍. 中南大学. 2004
[2]. 氧化锆陶瓷注射成形工艺研究[J]. 李益民, 聂妍, 李笃信. 陶瓷科学与艺术. 2003
[3]. 注射成型制备5CrMnMo基ZrO_2凃层的研究[D]. 金瑜辉. 哈尔滨工业大学. 2014
[4]. 表面改性对氧化锆陶瓷注射成形的影响[J]. 王文利, 李笃信, 李昆. 粉末冶金技术. 2008
[5]. ZrO_2陶瓷成型工艺和复合陶瓷的研究[D]. 曹贺坤. 合肥工业大学. 2009
[6]. 氧化锆陶瓷光纤插针注射成形模拟[J]. 章美敏, 林彬. 模具工业. 2006
[7]. 氧化锆陶瓷成型烧结变形及其机理的研究[D]. 彭周. 华中科技大学. 2014