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| 編輯推薦： |
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本书是清华大学材料学院教师的原创性科技著作，不仅反映了清华大学在材料学科的教学与研究水平，而且在快速成型技术方面进行了有益的探索。
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| 內容簡介： |
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本书总结了陶瓷浓悬浮体固化方面的新技术，涉及不同陶瓷体系高固相含量、低黏度悬浮体的制备等。通过温度诱导、化学反应控制及温度与pH值调控等手段实现了高价反离子的可控释放，并成功地应用于陶瓷高价反离子直接凝固注模成型工艺中，获得性能良好的固化坯体及陶瓷的性能。同时，通过分散剂的可控反应、水解、交联、析出等方式使分散剂脱附或失效，成功地实现了陶瓷分散剂失效原位凝固陶瓷悬浮体的成型，提出分散剂失效原位凝固注模成型新工艺思想和方法，获得了性能优异的陶瓷坯体及烧结体。
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| 關於作者： |
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杨金龙 清华大学材料学院教授，博士生导师。1987年毕业于北京理工大学；1990年毕业于中北大学，获得硕士学位；1996年毕业于清华大学材料系，获得博士学位。1999-2000年在瑞士联邦理工大学做博士后研究工作，师从国际著名陶瓷科学家Gauckler教授。2006年被中北大学聘为特聘教授。2010年被聘为大连交通大学兼职教授。2014年被聘为河北工程大学兼职教授。曾获国家技术发明二等奖，河北省科技进步二等奖等，德国纽伦堡国际发明博览会金奖，国际发明展览会金奖。已发表学术论文243篇，其中SCI收录153篇，EI收录49篇。
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| 目錄：
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第1章绪论 1
1.1概述 1
1.2陶瓷浓悬浮体原位固化技术 1
1.2.1凝胶注模成型 1
1.2.2水解辅助固化 2
1.2.3温度诱导固化 3
1.2.4温度诱导絮凝 4
1.2.5胶态振动成型 6
1.2.6直接凝固注模成型 7
1.3陶瓷浓悬浮体原位固化技术存在的问题 12
参考文献 15
第2章陶瓷悬浮体的分散稳定机制 19
2.1概述 19
2.2静电稳定机制 19
2.3空间位阻稳定机制 21
2.4静电 -空间位阻稳定机制 23
2.5竭尽稳定机制 24
2.6半空位稳定机制 25
参考文献 26
第3章陶瓷浓悬浮体的制备 29
3.1概述 29
3.2陶瓷分散剂的种类及选择 30
3.3氧化铝陶瓷浓悬浮体的制备 30
3.3.1静电稳定氧化铝悬浮体的制备 30
3.3.2半空位稳定的非水基氧化铝悬浮体的制备 34
3.4氧化锆陶瓷浓悬浮体的制备 36
3.4.1 PAA-NH4制备静电稳定的氧化锆悬浮体 36
3.4.2三聚磷酸钠制备静电稳定的氧化锆陶瓷悬浮体 39
3.4.3聚乙烯吡咯烷酮制备空间位阻稳定的氧化锆陶瓷悬浮体 41
3.5氮化硅陶瓷浓悬浮体的制备 43
3.5.1分散剂及 pH值对氮化硅悬浮体 zeta电位的影响 44
3.5.2分散剂对氮化硅悬浮体 zeta电位及黏度的影响 45
3.5.3固相含量对氮化硅悬浮体黏度的影响 45
3.6碳化硅陶瓷浓悬浮体的制备 46
3.6.1化学处理对碳化硅粉体性能的影响 46
3.6.2静电稳定碳化硅悬浮体的制备 48
3.6.3静电 -空间位阻稳定碳化硅陶瓷悬浮体的制备 51
3.7功能陶瓷浓悬浮体的制备 53
3.7.1锆钛酸铅陶瓷悬浮体的制备 53
3.7.2钛酸锶钡陶瓷悬浮体的制备 55
参考文献 58
第4章控释高价反离子原位凝固陶瓷浓悬浮体 63
4.1概述 63
4.2高价反离子对陶瓷悬浮体的影响 64
4.3 DLVO理论及 Schulze规则 65
4.4高价反离子控制释放的手段及固化剂的选取原则 70
4.5温度控释高价反离子固化工艺 71
4.5.1温度控制碘酸钙溶解度变化固化陶瓷悬浮体 72
4.5.2温度控制磷酸钙与盐酸反应固化陶瓷悬浮体 85
4.6温度及 pH值调控高价反离子固化工艺 93
4.6.1温度及 pH值调控柠檬酸盐分解固化陶瓷悬浮体 95
4.6.2温度及 pH值调控聚磷酸盐螯合物释放高价反离子固化陶瓷悬浮体 110
4.6.3温度及 pH值调控柠檬酸盐螯合物释放高价反离子固化陶瓷悬浮体 137
4.7 pH值控制柠檬酸镁固化陶瓷悬浮体 148
4.7.1 pH值控制柠檬酸镁固化氧化铝陶瓷悬浮体 149
4.7.2 pH值控制柠檬酸镁固化氧化锆陶瓷悬浮体 156
4.8脂质体包覆缓释高价反离子固化陶瓷悬浮体 160
4.8.1脂质体的制备 160
4.8.2脂质体对高价反离子的包覆及表征 164
4.8.3脂质体缓释高价反离子固化陶瓷悬浮体 175
4.9水溶性高分子辅助固化增强坯体性能 183
4.9.1水溶性高分子对氧化铝悬浮体黏度的影响 184
4.9.2水溶性高分子对氧化铝坯体强度的影响 189
4.9.3水溶性高分子对氧化铝坯体及陶瓷性能的影响 192
参考文献 193
第5章分散剂失效原位凝固陶瓷浓悬浮体 199
5.1概述 199
5.2分散剂反应失效原位固化陶瓷悬浮体 200
5.2.1分散剂反应失效原位固化氮化硅陶瓷悬浮体 200
5.2.2分散剂反应失效原位凝固碳化硅陶瓷悬浮体 206
5.3分散剂水解失效原位固化陶瓷悬浮体 211
5.4分散剂交联失效原位固化陶瓷悬浮体 219
5.4.1分散剂交联失效原位固化氧化锆陶瓷悬浮体 219
5.4.2聚电解质分散剂交联失效原位固化碳化硅陶瓷悬浮体 227
5.5低温诱导分散剂失效原位固化陶瓷悬浮体 235
参考文献 242
后记 245
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| 內容試閱：
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高性能陶瓷又称为精细陶瓷、特种陶瓷、先进陶瓷、新型陶瓷等 ,是在 20世纪 60年代末发展起来的一门新兴材料科学 ,它与黏土为基体的传统陶瓷有较大的区别。黏土为基体的传统陶瓷原料成分来自矿物原料 ,成分比较复杂 ,与水混合可塑性较强 ,广泛使用在日常生活、建筑、陈设、卫生洁具等领域 ,几千年来生生不息。高性能陶瓷是精确配比的化工原料 ,与水混合没有塑性 ,是一种典型的瘠性料 ,不能通过塑性成型的方法制备复杂形状的零部件。高性能陶瓷具有很好的耐高温、耐腐蚀、耐磨损等优异的性能 ,以及特殊的光学、电学、磁学和热学性能 ,广泛应用在航空、航天、冶金、耐火、化工、医疗、军工、电子、信息、环境保护等产业 ,是新材料的三大支柱产业之一。
高性能陶瓷是一种缺陷敏感性材料 ,无论是原料本身的缺陷 ,还是工艺过程中产生的缺陷 ,很难消除 ,并且会影响材料的最终产品性能 ,导致性能离散性偏大 ,可靠性降低。陶瓷干燥的收缩和烧结过程中的收缩 ,都会在内部产生内应力 ,陶瓷中的内应力很难消除 ,从而影响产品的可靠性。因此在高性能陶瓷制备过程中 ,工艺步骤的控制十分严格 ,每一步的疏忽都会影响产品的质量。
高性能陶瓷在成型过程中与传统陶瓷区别很大 ,新的成型工艺的研究一直是政府、产业界和研究机构关注的主题。20世纪 70年代末 80年代初,围绕石油能源危机 ,许多发达国家先后提出了高性能陶瓷国家战略 ,率先抢占先进材料的制高点。例如 ,围绕着无水冷绝热陶瓷发动机的研制 ,涡轮增压转子是形状最为复杂的部件之一 ,通过借鉴高分子材料的注塑成型技术 ,陶瓷的注射成型成为研究的热点。由于在制备过程中引入了大量的高分子黏结剂、增塑剂、分散剂、润滑剂等 ,体积比占 40%~55%,后续的排胶工艺成为注射成型工艺推广和应用的难题。虽然对于形状复杂、薄壁的小尺寸部件获得了广泛的应用 ,但是对于尺寸较大的厚壁零部件至今仍然无法解决 ! 20世纪 80年代中期 ,由于无法很好克服注射成型过程中大量
陶瓷浓悬浮体新型固化技术及其原理
有机物的排胶问题,以水为基的浆料成型工艺受到重视,例如压滤成型 pres
urefiltration、离心注浆成型 centrifugalcasting等。随着研究的深入,在上述工艺研究的基础上,陶瓷科学家先后提出了几种有代表性的原位凝固胶态成型方法,例如凝胶注模成型gelcasting、温度诱导絮凝成型 temperatureinducedfloc
ulation,TIF、直接凝固注模成型 direct coagulationcasting,DCC等。我国陶瓷科技工作者紧跟国际前沿,先后围绕凝胶注模成型和直接凝固注模成型,做了大量的基础研究和应用研究工
作,完善和促进了陶瓷胶态成型新工艺。
胶态成型工艺的本质就是陶瓷浓悬浮体的凝固技术,每一种新的陶瓷浓悬浮体凝固技术的诞生,就意味着一种新的陶瓷胶态成型工艺。清华大学新型陶瓷与精细工艺国家重点实验室从20世纪80年代开始就陶瓷的注射成型、压滤成型、离心注浆成型、凝胶注模成型和直接凝固注模成型等开展了大量的理论基础和应用研究工作,积累了陶瓷粉体改性、浓悬浮体制备、有机物的排胶工艺、缺陷的遗传变异、烧结过程埋粉的选择等理论基础和实践经验,得到了国家 973计划863计划和自然科学基金的大力支持,培养了60余名博士后、博士和硕士研究生,部分成果已经在产业化中得到推广和应用。
本书就是清华大学学者近 10年来在陶瓷浓悬浮体凝固技术方面所做工作的总结,这些工作已经受到国内外同行的广泛关注和肯定。
本书第1章是绪论,介绍陶瓷浓悬浮体凝固技术的背景;第2章介绍陶瓷悬浮体的分散稳定机制;第3章主要是对陶瓷浓悬浮体的胶体化学基础简要介绍;第4章是由本课题组提出的可控释放高价反离子直接凝固成型工艺。在这部分我们提出了6种可控释放高价反离子凝固陶瓷浓悬浮体的方法,并且对这些方法制备的氧化物和非氧化物陶瓷的性能进行了系统研究;第5章介绍本课题组提出的通过分散剂失效凝固浓悬浮体的5种方法。
本书出版的目的旨在全面介绍在陶瓷浓悬浮体的凝固技术方面的原创性成果,与同行深入学习交流。由于作者水平有限,错误之处在所难免,希望读者批评指正。
杨金龙许杰干科
2019年7月于清华园
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