搜索
搜索
img
资讯中心
您所在的当前位置:
首页
>
>
《Ceramics International》:烧结温度对数字光处理3D打印氧化钇稳定氧化锆陶瓷导热系数的影响

《Ceramics International》:烧结温度对数字光处理3D打印氧化钇稳定氧化锆陶瓷导热系数的影响

  • 分类:资讯中心
  • 发布时间:2023-11-24 10:16
  • 访问量:

【概要描述】本文使用DLP 3D打印技术制备了YSZ陶瓷坯体,并研究了烧结温度对YSZ陶瓷导热系数的影响机理。研究表明,随着烧结温度的升高,YSZ陶瓷的质量保持率保持在78.40%。同时,密度、轴向收缩率、Z向收缩率和密度都得到了提高,孔隙率逐渐减少。

《Ceramics International》:烧结温度对数字光处理3D打印氧化钇稳定氧化锆陶瓷导热系数的影响

【概要描述】本文使用DLP 3D打印技术制备了YSZ陶瓷坯体,并研究了烧结温度对YSZ陶瓷导热系数的影响机理。研究表明,随着烧结温度的升高,YSZ陶瓷的质量保持率保持在78.40%。同时,密度、轴向收缩率、Z向收缩率和密度都得到了提高,孔隙率逐渐减少。

  • 分类:资讯中心
  • 发布时间:2023-11-24 10:16
  • 访问量:
详情

2023年6月7日,西北工业大学的研究人员在《Ceramics International》上发表题为Influence of sintering temperature on the thermal conductivity of digital light processing 3D-printed yttria-stabilized zirconia ceramic的研究论文,报道了在这项工作中,通过DLP 3d打印制备YSZ陶瓷,然后在氩气气氛中脱脂,最后在空气中烧结。分析了烧结温度对YSZ陶瓷孔隙率、密度、相组成、元素和微观结构的影响,并讨论了不同烧结条件下YSZ陶瓷的室温导热系数。

原文链接:

http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0272884223016012

 

 

 

  研究简介  

使用数字光处理(DLP)技术制造YSZ陶瓷时,研究发现烧结温度对导热系数有很大影响。随着烧结温度的升高,陶瓷的导热系数和晶粒尺寸都会增加,而孔隙率则会下降。在烧结温度较低的情况下,过多的孔隙会影响导热系数,而在较高的温度下,晶界数量对导热系数的影响更为显著。因此,烧结温度是影响YSZ陶瓷导热系数的关键因素。

 

 

 

图1 (a)导热系数测试的三维圆柱体模型。(b) YSZ圆柱坯体。

 

 

 

图2 (a) YSZ坯体TG-DSC曲线和(b) YSZ坯体脱脂过程。(为了解释这个图例中对颜色的引用,请参阅本文的Web版本。)

 

 

 

图3 YSZ坯体的烧结工艺。(为了解释这个图例中对颜色的引用,请参阅本文的Web版本。)

 

 

 

图4 (a)光学照片,(b)质量保持率,(c) YSZ陶瓷的收缩率,(d) YSZ陶瓷的密度和开孔率。

 

 

 

图5 (a) XRD谱图和(b)原料粉末的物相组成。(c)烧结后的YSZ陶瓷的XRD图谱和(d)相组成。

 

 

 

图6 (a) YSZ坯体的SEM图像和(b)能谱图。(c-f)锆、氧、钇和碳的分布图。(为了解释这个图例中对颜色的引用,请参阅本文的Web版本。)

 

 

 

图7 (a)脱脂后YSZ坯体的光学照片和(b) EDS谱。(c-f)锆、氧、钇和碳的分布图。(为了解释这个图例中对颜色的引用,请参阅本文的Web版本。)

 

 

 

图8 YSZ陶瓷在不同烧结温度下的能谱图。

 

 

 

图9 (a-b)不同温度下烧结的坯体和陶瓷的拉曼全光谱。(c-d)特定位移范围内的拉曼光谱。(为了解释这个图例中对颜色的引用,请参阅本文的Web版本。)

 

 

 

图10 (a) YSZ坯体脱脂后的SEM图像。(b-f)分别在1200°C、1300°C、1400°C、1500°C和1600°C下烧结的YSZ陶瓷的SEM图像。

 

 

 

图11 (a-e)分别在1200°C、1300°C、1400°C、1500°C、1600°C烧结时的YSZ陶瓷晶粒尺寸分布图。(f)不同烧结温度下YSZ陶瓷的平均晶粒尺寸。

 

 

 

图12 (a)激光导热仪原理图。(b)不同烧结温度下YSZ陶瓷的导热系数。

 

 

 

 

图13 不同温度下烧结YSZ陶瓷的导热系数与孔隙率的关系及其与EMT方程的比较

 

 

 

图14 不同温度下烧结YSZ陶瓷的实际导热系数与平均晶粒尺寸的关系及线性拟合结果。

 

 

 

图15 烧结温度对导热系数的影响机理。

 

 

 研究结论 

 

本文使用DLP 3D打印技术制备了YSZ陶瓷坯体,并研究了烧结温度对YSZ陶瓷导热系数的影响机理。研究表明,随着烧结温度的升高,YSZ陶瓷的质量保持率保持在78.40%。同时,密度、轴向收缩率、Z向收缩率和密度都得到了提高,孔隙率逐渐减少。研究还发现,烧结温度对YSZ陶瓷的导热系数有显著影响,随着烧结温度的升高,导热系数逐渐增加,与孔隙率和晶粒尺寸有关。此外,烧结过程中游离碳被完全氧化去除,避免了传热网络的形成。另外,在研究中发现,在脱脂后烧结过程中存在氧化钇稳定剂,使得烧结后的YSZ陶瓷只存在稳定的四方相氧化锆,并且导热系数与YSZ陶瓷的固有导热系数基本一致,只有在孔隙存在时才会受到影响。在微观尺度上,随着烧结温度的升高,晶粒尺寸也会增大,同时晶界数量减少。这一现象降低了声子的散射,从而提高了整个材料的导热系数。

 

——END——

 

硬汉视频WWW视频在线下载科技自主研发并在售的陶瓷3D打印机,可打印氧化锆烟杆结构,提供涵盖“3D打印材料+打印设备+脱脂烧结工艺”的一站式系统解决方案,已同上百家科研院所开展合作,欢迎来电咨询。

 

硬汉视频WWW视频在线下载科技3D打印氧化锆烟杆结构

 

 

 

 

 

关键词:

扫二维码用手机看

更多资讯

行业新知 |《Effect of binder’s size and chemistry on pure aluminium-oxide vacuum formed ceramic fibre boards》粘结剂尺寸及化学成分对纯氧化铝真空成型陶瓷纤维板的影响
行业新知 |《Effect of binder’s size and chemistry on pure aluminium-oxide vacuum formed ceramic fibre boards》粘结剂尺寸及化学成分对纯氧化铝真空成型陶瓷纤维板的影响
行业新知 布达佩斯工业经济大学化学技术与硬汉视频APP色版技术学院物理化学与材料科学系Balazs Borbas等研究者在《Science direct》中发表了题为Effect of binder’s size and chemistry on pure aluminium-oxide vacuum formed ceramic fibre boards的研究论文,研究采用溶胶-凝胶法合成新一代氧化铝纤维,得到了纯氧化铝真空形成的纤维板。研究了粘结剂的化学成分和粒径对真空成型板的影响。 原文链接: http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2666539524000178 硬汉视频WWW视频在线下载科技官网: http://www.bjleo.com/ 如无法打开,请拷贝网址到浏览器查阅。 研究内容  采用真空成型技术可以快速生产陶瓷纤维材料。在这一过程中,所需的浆液主要由陶瓷纤维、适宜的粘合剂和水组成。在真空成型工艺中,切割好的纤维被悬浮于含有无机(如勃姆石)或有机(如淀粉)粘合剂的浆液中,并在真空力的作用下进行压实。真空的作用在于去除水分,并将固态的陶瓷纤维固定在模具内。经过脱模和干燥后,即可得到陶瓷纤维成型体。通过施加真空,液体通过渗透模具被排出的驱动力能够增强至原来的五倍。 为了防止纤维在成型过程中出现缠结,并确保它们在最终黄色硬汉视频下载大全中的均匀分布,通常会使用絮凝剂。为了提高材料的耐热性能,应尽量避免添加非铝基粘合剂。本文研究表明,勃姆石、纳米级氢氧化铝以及氯水合铝等都可以作为硬汉视频WWW视频在线下载浆料中的有效粘合剂。其中,氯水合铝因其强大的化学键合能力,能够在可铸成分之间形成牢固的化学键。而粘合剂所形成的凝胶结构,则有助于防止在成型和干燥过程中发硬汉视频APP色版质迁移。 如图1所示,采用溶胶凝胶法合成纯氧化铝纤维,500◦C将溶胶基纤维转化为陶瓷。在此温度下,不会发生结晶,因此纤维是无定形的。 图1:使用过的氧化铝纤维的扫描电镜显微镜和x射线衍射图     图2:样品制备的原理图 如表1所示,当缩短15%时,测量的各项同性收缩差异不显著。虽然检测到明显的重量损失,但由于高温热处理,样品的密度大大增加。 表1:密度、收缩率和减重率数据 如图3所示,当抗压强度值被确定为局部最大值时,可以通过数值确定拐点来近似计算抗压强度值。模量和抗压强度都取决于密度(图4)。密度较大的样品强度更强,模量也更高。这两个值都因热处理而增加。 图3:两种类型的应力-应变曲线:有(a)和没有(b)的局部最大值 图4:模量(a)和抗压强度(b) vs密度 结果发现,其力学性能对所硬汉视频成人的粘结剂体系有很强的依赖性,如图5所示。比较不同化学成分的样品,含勃姆石样品的性能更好,因为这些样品的模量和抗压强度值最高。当比较三种含氢氧化铝的体系时,趋势是一致的。 图5:模量(a)和抗压强度(b)与粘结剂粒径,空心标记代表了勃螨虫属的样品 用FESEM检测微尺度形态,如图6所示,每个样品的横截面扫描均存在不均匀性。在靠近过滤表面的一侧,与距离纤维表面更大的距离相比,纤维之间观察到更多的结合剂。    图6:非钙化和钙化样品的FESEM显微图 如图7所示,1500℃热处理24小时表明晶体生长:粘合剂颗粒消失,纤维和粘合剂体系均显示出发育良好的晶体。样品粒径粘结剂较小,形成的结晶颗粒尺寸较小。与微米级粘合剂相比,使用纳米粉末粘合剂观察到的晶体尺寸更小(图7)。与OH90相比,晶体尺寸是平均晶体的一半(见图8)。    图7:非钙化和钙化样品的详细FESEM显微图 图8:FESEM图像测量的结晶纤维(a)截面和晶体尺寸分布 通过粉末X射线衍射(XRD)分析样品的晶体相。在未经热处理的样品中,由于非晶态组分的存在,衍射图中没有观察到明显的峰。而煅烧后的样品则呈现出具有尖锐峰的衍射图,表明这些样品中存在晶体相。进一步的分析确定了这个晶体相为α-氧化铝,这是在高温下最稳定的氧化铝形态。    图9:真空形成的样品的x射线衍射图 研究结论 用不同的粘合剂成功地制备了纯氧化铝真空成型的纤维板样品。采用100 μm和三种不同粒径(10 nm、6、5μm、90 μm)的氢氧化铝作为粘结剂材料。另外使用聚合氯化铝作为絮凝剂。样品在高温(1500◦C)下测试24小时。在热处理过程中,样品呈各向同性的收缩。 用场发射扫描电镜研究了其微尺度的形貌。与其他样品相比,在含有勃姆石板的情况下,只能发现少量的粘结剂颗粒。钙化后的样品显示出发育良好的晶体。纤维和粘合剂的混合物都变成了结晶体。粘结剂粒径越小,晶体尺寸越小。在所有情况下,晶体相均被鉴定为α-氧化铝。 用场发射扫描电镜研究了其微尺度的形貌。与其他样品相比,在含有勃姆石板的情况下,只能发现少量的粘结剂颗粒。钙化后的样品显示出发育良好的晶体。纤维和粘合剂的混合物都变成了结晶体。粘结剂粒径越小,晶体尺寸越小。在所有情况下,晶体相均被鉴定为α-氧化铝。   
了解详细
硬汉视频WWW视频在线下载科技
可进行留言
可进行留言

版权所有 2021 深圳硬汉视频WWW视频在线下载科技有限公司  粤ICP备71348474号   网站建设:中企动力 深圳

网站地图