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海因環氧樹脂凝膠注模成型研究
海因環氧樹脂為凝膠體系,開展了Al2O3陶瓷凝膠注模成型研究,制備獲得了高強度的Al2O3陶瓷生坯,實現了精細結構陶瓷器件近凈成型,并且在此基礎上,發展了海因環氧樹脂PZT壓電陶瓷凝膠注模成型,成功制備出具有正方形、微米級尺寸的PZT壓電陶瓷陣列。主要研究成果如下: (1)研究了分散劑加入量、固相含量和環氧樹脂含量對Al2O3陶瓷漿料流變性能的影響。當分散劑聚丙烯酸銨加入量為0.65wt.%時,此時漿料的粘度最低;隨著樹脂含量的增加,漿料的粘度增加;隨著Al2O3固相含量的增加,漿料粘度呈現增大的趨勢,并在固相含量為60vol.%時,呈現剪切變稠的狀態;采用Casson模型對漿料中內部應力進行擬合分析獲得了固相含量對屈服應力和固有粘度的影響規律,采用Krieger-Dougherty模型對漿料粘度進行擬合分析獲得了剪切速率對漿料體系理論最大固相含量和本征粘度的影響規律。 (2)溫度、固相含量以及樹脂含量顯著地影響Al2O3陶瓷漿料凝膠化過程;隨溫度升高、樹脂含量及固相含量增加,漿料凝膠反應速率增加,閑置時間縮短;通過阿侖尼烏斯方程分析得到,含有15wt.%海因環氧樹脂預混液和陶瓷漿料的反應激活能Ea分別為64.53kJ/mol和96.35kJ/mol。 (3)海因樹脂含量Al2O3陶瓷生坯和燒結坯力學性能及其可靠性影響顯著。隨著樹脂含量增加,陶瓷生坯強度和weibull模量呈現增加的趨勢,而陶瓷燒結坯強度和weibull模量則隨之呈現先增加后減小的趨勢,當樹脂含量為20wt.%時,生坯其強度和weibull模量分別為50.33MPa和20.04;當樹脂含量為15wt.%時,燒結坯其平均強度和weibull模量達到最大值349.84MPa和10.63。 (4)開展了海因環氧樹脂PZT陶瓷凝膠注模成型研究。結果表明,當分散劑聚丙烯酸銨含量為0.6wt.%、固相含量高達55vol.%時,漿料依然具有較好的流動性能足以滿足澆注需求;采用凝膠注模成型獲得的樣品其性能略優于傳統干壓成型法;結合軟膜法實現了截面形狀為正方形,邊長為10μm,高度約為50μmPZT陶瓷陣列的制備成型。


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