论文部分内容阅读
陶瓷-金属梯度功能材料有着独特的微观结构,其两侧为不同的材料,中间部分的组成和结构是连续变化的,以减少或消除陶瓷和金属间的界面效应。这种材料能够充分的发挥陶瓷良好的耐高温、抗腐蚀和金属强度高、韧性好的特点,又能很好的解决金属和陶瓷之间热膨胀系数不匹配的问题。本文提出了一种基于组分磁性差异制备梯度功能材料的新方法,即在浆料成型过程中施加梯度外磁场,采用粉浆浇注法制备成分连续变化的铁磁/顺磁梯度功能材料。在系统研究磁性组元颗粒在ZrO2/Ni和ZrO2/Co浆料成型过程中的运动行为基础之上,成功制备出成分连续变化的ZrO2/Ni梯度功能材料,表征了其微观结构和成分分布,并推导出ZrO2/Si梯度材料中Ni成分的分布函数。结合沉降实验和粘度测试实验系统研究了ZrO2/Ni和ZrO2/Co复合浆料中磁性组元在外磁场中的运动行为。经沉降实验测试发现,聚乙烯吡咯烷酮分散剂能有效的改善ZrO2浆料和ZrO2/Co复合浆料的稳定性,分散剂含量在0.5wt%和1.0wt%时ZrO2浆料和ZrO2/Co复合浆料的稳定性相对较好。粘度测试结果表明,分散剂含量在1.0wt%和2.5wt%时ZrO2/Co、ZrO2/Ni复合浆料的粘度最小;随外磁场强度增加,复合浆料的粘度增大;转子转速增大,复合浆料粘度值降低;在低磁场下,高磁性组元浆料粘度值比低磁性组元浆料的粘度值小,当磁场大于400mT时,高磁性组元浆料的粘度值超越低磁性组元浆料的粘度。使用自制的梯度磁场成功制备出成分连续变化的ZrO2/Ni(初始Ni含量20 vol%)梯度功能材料。该材料中包含四方型ZrO2和单质Ni,从其微观结构可以得知,Ni组元在梯度磁场中形成了成分的梯度变化。结合磁性组元颗粒受磁力作用在浆料中运动情况的理论分析,推导出低磁性组元含量成型后制备得到试样成分的分布公式,为利用磁分离技术制备梯度功能材料提供了理论依据。