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陶瓷材料制备技术的研究对发展高技术陶瓷产业具有重要作用,这使得高性能陶瓷粉体的制备工艺、新的成型工艺及烧结工艺成为陶瓷材料研究领域的热点。本论文紧密结合“863”计划任务,对高质量陶瓷粉体的制备技术、陶瓷水基胶态注射成型工艺装备及应用、陶瓷胶态注射成型工艺可控性等一系列关键技术进行了深入系统的研究。
系统研究微乳液反应器法的基本原理及微乳体系对水相介质的增溶规律,成功地制备了高质量球形超细氧化锆粉体。制备的粉体粒径呈单峰分布、球形度较好、尺度为纳米级(25~50nm),具有良好的分散及烧结特性,可降低烧结温度约100℃。采用滴定法首次测定了环己烷/锆盐溶液(或氨水)/TritonX-100和正己醇(表面活性剂)形成微乳液的三元相图,可为今后相关研究提供理论指导和实验依据。
深入系统研究陶瓷胶态注射成型工艺的关键技术和相关装备,研制成功具有国际领先水平的陶瓷胶态注射成型机。解决了注射的可控性和快速原位固化等关键技术,同时首次将压力引入陶瓷胶态注射成型过程,使其与温度、固化剂含量一起作为悬浮体快速原位固化的控制因素。成功地实现了低粘度水基非塑性陶瓷浆料的注射成型。以水基胶态注射成型新工艺为核心技术,采用胶态注射成型机开发多种异形陶瓷部件。
创造性的提出快速均匀混合及可控固化成型新工艺,彻底解决了陶瓷胶态注射成型工艺对温度的依赖性问题。即将陶瓷浆料分为两组分或者多组分,各组分可长期保存而不发生固化;将各组分在极短的时间内快速均匀混合,利用不同特性的组分之间的快速反应并结合温度、压力的作用,使陶瓷浆料固化成型。同时研制出具有高度自动化水平的快速均匀混合及可控固化成型装备,这是成型工艺技术方面又一次重大的突破。
采用陶瓷胶态注射成型工艺及装备,成功地制备了臭氧发生器用、性能优异的大尺寸陶瓷薄壁管。用所研制的金红石陶瓷薄壁管装配臭氧发生器,产生的臭氧浓度达50mg/L,臭氧产生效率170g/KWh,接近国际先进水平;起晕电压从通常的4000~10000V降低至800~1000V,为臭氧发生器的安全运行提供了有利条件。