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高固相含量SiC陶瓷悬浮液的制备与机理研究

作　者: 张广军
导　师: 魏明坤；武七德
学　校: 武汉理工大学
专　业: 材料学
关键词: SiC APS PAAM 表面包覆 高固相含量悬浮液 陶瓷 原位凝固成型
分类号: TQ174
类　型: 硕士论文
年　份: 2002年
下　载: 340次
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内容摘要


低粘度、均匀稳定的高固相含量陶瓷悬浮液是原位凝固成型技术得以应用的基础；也是有效地控制坯体显微结构，减少材料内部缺陷，提高陶瓷材料性能和使用可靠性的条件之一。 本研究工作依据基本的分散稳定原理并结合化学方法。利用硝酸铈铵做引发剂，使AAM(丙烯酰胺)在APS(γ-氨丙基三乙氧基硅烷)硅烷偶联剂处理后的SiC粉表面引发接枝，以形成PAAM(聚丙烯酰胺)包覆的SiC粉，从而改变SiC粉在水中的胶体特性，提高其分散、稳定能力，为制备高固相含量的SiC陶瓷悬浮液奠定基础。 研究中，探索了有机物包覆SiC粉的工艺方法，确定了包覆过程中时间、温度、浓度三个工艺参数。利用红外光谱仪、透射电镜、扫描电镜、Zeta电位仪、旋转粘度计、抗折仪等仪器分析了包覆前后SiC粉的表面特性，测试了悬浮液的流变特性及成型性能。 各种测试结果表明，经过处理的SiC粉，其表面存在PAAM包覆物。这层物质改善了粉体表面特性，提高了其在水中的稳定性和分散能力；实验结果显示，经PAAM包覆的SiC粉制备的悬浮液，在碱性条件下易絮凝，酸性条件下能够稳定分散pH=5时，能够制备出均匀稳定、流动性好、体积固相含量约55vol.％的SiC陶瓷悬浮液，可满足原位凝固成型的需要。同时，论文中推测了本体系形成高固相含量陶瓷悬浮液的模型，分析了其可能存在的分散、稳定及减水机理。 本研究工作还将PAAM包覆的SiC粉(约1.18μm)运用于粗颗粒(约118μm)体系。结果表明，级配为52wt％粗SiC粉+48wt％PAAM包覆的SiC粉，可获得流动性良好，体积固相含量约67vol.％～70vol.％的SiC悬浮液，测定了含粗颗粒体系的高固相含量悬浮液的流变性；同时，固相含量为55vol.％的PAAM包覆的SiC悬浮液注浆成型后的坯体密度增加，强度增大；坯体结构致密，分散均匀。体现出PAAM包覆粉良好的成型性能。

全文目录


第一章 绪论  7-10
  1．1 高固相含量陶瓷悬浮液的研究现状  7-9
    1．1．1 利用分散剂处理  7-8
    1．1．2 无机物包覆进行表面处理制备高固相含量悬浮液  8-9
  1．2 本研究工作的目的、意义  9-10
第二章 SiC粉表面包覆的设计思想  10-14
  2．1 内层——SiC粉  10
  2．2 中间层——硅烷偶联剂  10-11
  2．3 外层——聚丙烯酰胺  11-13
  2．4 小结  13-14
第三章 实验  14-21
  3．1 实验原料介绍  14
  3．2 实验仪器设备  14-15
  3．3 工艺流程图  15
  3．4 未处理的SiC粉表面包覆APS  15-18
    3．4．1 APS包覆SiC粉的工艺过程  15
    3．4．2 影响APS包覆SiC粉的工艺参数  15-18
      3．4．2．1 包覆时间的影响  16
      3．4．2．2 包覆温度的影响  16-17
      3．4．2．3 APS浓度的影响  17-18
  3．5 经APS处理的SiC粉表面包覆PAAM  18-20
    3．5．1 PAAM包覆SiC粉的工艺过程  18
    3．5．2 影响PAAM包覆SiC粉的工艺参数  18-20
      3．5．2．1 包覆时间的影响  18-19
      3．5．2．2 包覆温度的影响  19
      3．5．2．3 PAAM浓度的影响  19-20
  3．6 小结  20-21
第四章 包覆型SiC粉的性能表征与讨论  21-33
  4．1 傅立叶红外光谱测试  21-24
    4．1．1 APS包覆SiC的红外光谱  21-22
    4．1．2 PAAM包覆SiC的红外光谱  22-24
  4．2 PAAM包覆SiC粉的TEM分析  24-25
  4．3 包覆型SiC粉的Zeta电位  25-26
  4．4 包覆型SiC粉的润湿性  26-28
  4．5 包覆型SiC粉的稳定性  28-29
  4．6 包覆前后SiC粉的粒度分析  29-30
  4．7 PAAM包覆的SiC粉的分散性  30
  4．8 PAAM包覆的SiC粉热分析  30-31
  4．9 包覆型SiC粉的X-ray衍射  31-32
  4．10 小结  32-33
第五章 包覆型SiC粉制备高固相含量悬浮液的结果与讨论  33-42
  5．1 悬浮液固相含量的测试  33
  5．2 PH值对PAAM包覆的SiC粉悬浮液固相含量的影响  33-34
  5．3 体积固相含量对粘度的影响  34-35
  5．4 关于PAAM包覆的SiC粉形成高固相含量陶瓷悬浮液的机理讨论  35-38
  5．5 包覆前后粉体流变性的测试  38-40
  5．6 分散剂对PAAM包覆的SiC粉制备的陶瓷悬浮液的影响  40
  5．7 小结  40-42
第六章 包覆型SiC粉用于粗颗粒体系的研究  42-47
  6．1 不同颗粒级配制备的悬浮液的性能  42-44
  6．2 含粗颗粒的高固相含量悬浮液的流变性  44-45
  6．3 小结  45-47
第七章 包覆型SiC粉制备的高固相含量悬浮液的成型性能  47-50
  7．1 成型坯体的密度  47-48
  7．2 抗折实验  48-49
  7．3 关于注浆成型后密度与抗折强度的讨论  49
  7．4 小结  49-50
第八章 结论  50-52
参考文献  52-56
致谢  56-57
附录1： 实验所采用的测试仪器简介  57-58
附录2： 在读硕士研究生期间发表的论文  58

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中图分类: > 工业技术 > 化学工业 > 硅酸盐工业 > 陶瓷工业
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