MgAlON透明陶瓷的高固相量凝胶注模成型工艺研究

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MgAlON透明陶瓷是一种新型透明陶瓷材料,具有优良的光学透过性能和机械性能。凝胶注模成型是一种原位成型技术,可以制备大尺寸、形状复杂的陶瓷部件。本文以提高MgAlON透明陶瓷制品的光学性能为目的,通过高固相量凝胶注模成型及冷等静压成型辅助制备均匀性良好、强度和密度高的坯体,最终通过烧结得到性能良好的MgAlON透明陶瓷。论文首先以提高固相量和降低料浆黏度为重点,讨论了分散剂、pH值、搅拌时间及固相量对料浆特性的影响,确定了最佳工艺参数,在pH为9、分散剂TAC含量为0.3wt%、搅拌时间为6小时的条件下制备出高固相量(>50vol%)、低黏度(<110mPa·s)的陶瓷料浆。进一步研究了料浆的凝胶固化过程。讨论了单体、交联剂和固相量对坯体强度的影响,以及催化剂和引发剂对料浆开始固化时间的影响。优化后的固化条件:单体含量为20wt%、单体与交联剂质量比为10:1、催化剂含量为0.5vol%、引发剂的含量为1.0vol%。当固相量为52vol%时坯体强度最高,为12.32±0.5MPa。在对坯体后处理的研究中,本文研究了固相量对坯体干燥线收缩率的影响和冷等静压对坯体性能的影响。得到了具有良好均匀性、强度为14.23±0.7MPa、相对密度为60.75%的坯体。随后坯体经过合适的脱脂工艺处理,在氮气气氛下、1875℃进行无压烧结,保温24h,制备出致密度为99.91%、透过率为71.73%、硬度为13.73±0.15GPa的MgAlON透明陶瓷。
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