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海因环氧树脂凝胶注模成型研究
海因环氧树脂为凝胶体系,开展了Al2O3陶瓷凝胶注模成型研究,制备获得了高强度的Al2O3陶瓷生坯,实现了精细结构陶瓷器件近净成型,并且在此基础上,发展了海因环氧树脂PZT压电陶瓷凝胶注模成型,成功制备出具有正方形、微米级尺寸的PZT压电陶瓷阵列。主要研究成果如下: (1)研究了分散剂加入量、固相含量和环氧树脂含量对Al2O3陶瓷浆料流变性能的影响。当分散剂聚丙烯酸铵加入量为0.65wt.%时,此时浆料的粘度最低;随着树脂含量的增加,浆料的粘度增加;随着Al2O3固相含量的增加,浆料粘度呈现增大的趋势,并在固相含量为60vol.%时,呈现剪切变稠的状态;采用Casson模型对浆料中内部应力进行拟合分析获得了固相含量对屈服应力和固有粘度的影响规律,采用Krieger-Dougherty模型对浆料粘度进行拟合分析获得了剪切速率对浆料体系理论最大固相含量和本征粘度的影响规律。 (2)温度、固相含量以及树脂含量显著地影响Al2O3陶瓷浆料凝胶化过程;随温度升高、树脂含量及固相含量增加,浆料凝胶反应速率增加,闲置时间缩短;通过阿仑尼乌斯方程分析得到,含有15wt.%海因环氧树脂预混液和陶瓷浆料的反应激活能Ea分别为64.53kJ/mol和96.35kJ/mol。 (3)海因树脂含量Al2O3陶瓷生坯和烧结坯力学性能及其可靠性影响显著。随着树脂含量增加,陶瓷生坯强度和weibull模量呈现增加的趋势,而陶瓷烧结坯强度和weibull模量则随之呈现先增加后减小的趋势,当树脂含量为20wt.%时,生坯其强度和weibull模量分别为50.33MPa和20.04;当树脂含量为15wt.%时,烧结坯其平均强度和weibull模量达到最大值349.84MPa和10.63。 (4)开展了海因环氧树脂PZT陶瓷凝胶注模成型研究。结果表明,当分散剂聚丙烯酸铵含量为0.6wt.%、固相含量高达55vol.%时,浆料依然具有较好的流动性能足以满足浇注需求;采用凝胶注模成型获得的样品其性能略优于传统干压成型法;结合软膜法实现了截面形状为正方形,边长为10μm,高度约为50μmPZT陶瓷阵列的制备成型。


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