微流挤出成形对ZrO2陶瓷力学性能影响机制研究

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1、分类号：密级：UDC：编号：201331204045河北工业大学硕士学位论文微流挤出成形对ZrO2陶瓷力学性能影响机制研究论文作者：池尚才学生类别：全日制申请学位类别：工程硕士学科专业：机械工程指导教师：曲云霞职称：教授朱东彬副教授DissertationSubmittedtoHebeiUniversityofTechnologyforTheMasterDegreeofMechanicalEngineeringINFLUENCEMECHANISMOFPROPERTIESOFZRO2CERAMICSBASEDONMICRO-FLOWEXTRUSIONbyChiShangcai

2、Supervisor:Prof.QuYunxiaA.Prof.ZhuDongbinMarch2016摘要随着科技的进步和社会的发展，先进陶瓷已经成为社会生产中一种非常重要的新型材料。ZrO2陶瓷是一种新型陶瓷，由于它十分优异的物理、化学性能，它不仅成为了科研领域的研究热点，而且在实际生产中也得到了广泛应用。传统的ZrO2陶瓷成形工艺通常先对坯体预烧结，然后再通过复杂的机械加工和二次烧结得到成品，不但过程繁琐，而且机加工的过程中还会浪费材料。微流挤出成形是一种增材制造技术，在陶瓷加工成形方面具有高度的柔性。本文将微流挤出成形技术应用于ZrO2陶瓷的成形制造，并对陶瓷试样的力学

3、性能影响因素进行系统分析。首先，通过实验研究了pH值及分散剂添加量等因素对ZrO2陶瓷浆料分散稳定性的影响规律并得到最优含量；同时结合微流挤出成形工艺的特点，确定了陶瓷浆料最佳的固含量，最终得到了适合于该工艺的浆料配方。其次，将理论计算与工艺实验相结合，确定ZrO2陶瓷浆料沉积丝材喷射的最佳成形工艺参数。最后，选用无压烧结对所制备的ZrO2陶瓷坯体进行烧结，通过材料表征和力学性能测试，分析探讨ZrO2陶瓷成形工艺对其力学性能的影响机制。研究结果表明在最佳工艺条件下，采用微流挤出成形技术制备的ZrO2陶瓷，其微观组织致密、相组成合理，抗弯强度可达935MPa。关键词：微流挤出

4、成形，氧化锆，陶瓷浆料，力学性能IABSTRACTWiththeprogressofscienceandtechnologyandthedevelopmentofsociety,advancedceramicshasbecomeoneofthenewtypeofmaterialwhichisveryimportantinthesocialproduction.Becauseofit’sexcellentphysicalandchemicalproperties,itnotonlybecametheresearchfocusinthefieldofscientificrese

5、arch,andalsohasbeenwidelyusedinpracticalproduction.ThetraditionalformingprocessofZrO2needtobepre-sinteringedfirstlyandthenmachined,whichisnotonlytediousbutalsowastesmaterials.Microextrusionformingisakindofmanufacturingtechnologyofaddingmaterials,ithasveryhighflexibilityintheaspectofceramic

6、forming.Inthispaper,“Microextrusionformingtechnology”isusedtofabricationtheZrO2.Meanwhile,weanalysistheinfluencefactorsofthemechanicalpropertiesoftheceramicsample.Firstly,WeexploretheinfluencelawoftheslurrypHandtheamountofdispersant,andgettheoptimalcontent;Thengetthecontentofotheradditives

7、andtheoptimalsolidfractionaccordingtothetechnologicalcharacteristicsofMicroextrusionforming.Secondly,theoreticalcalculationandexperimentalarecombinedandinjectionprocessparametersofZrO2ceramicslurryareexplored.Finally,pressurelesssinteringisselectedonthestudyof