3D打印制備h-BN-MAS復(fù)合陶瓷

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1、碩士學(xué)位論文3D打印制備h-BN-MAS復(fù)合陶瓷PREPARATIONOFh-BN-MASCOMPOSITEBY3DPRINTING王會(huì)媛哈爾濱工業(yè)大學(xué)2018年6月國(guó)內(nèi)圖書分類號(hào)：TB321學(xué)校代碼：10213國(guó)際圖書分類號(hào)：666密級(jí)：公開工學(xué)碩士學(xué)位論文3D打印制備h-BN-MAS復(fù)合陶瓷碩士研究生：王會(huì)媛導(dǎo)師：周玉教授申請(qǐng)學(xué)位：工學(xué)碩士學(xué)科：材料學(xué)所在單位：材料科學(xué)與工程學(xué)院答辯日期：2018年6月授予學(xué)位單位：哈爾濱工業(yè)大學(xué)ClassifiedIndex:TB321U.D.C:666Dis

2、sertationfortheMasterDegreeinEngineeringPREPARATIONOFh-BN-MASCOMPOSITEBY3DPRINTINGCandidate：WangHuiyuanSupervisor：Prof.ZhouYuAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：MaterialsScienceAffiliation：SchoolofMaterialsScienceandEngineeringDateof

3、Defence：June,2018Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文摘要六方氮化硼（h-BN）具有優(yōu)異的耐高溫性及抗熱震性，氮化硼復(fù)合多孔陶瓷近年來在過濾，蓄熱，隔音，催化劑載體等領(lǐng)域備受關(guān)注，但由于六方氮化硼中B、N原子自擴(kuò)散系數(shù)低，因此難以燒結(jié)，在一定程度上限制了其的應(yīng)用。堇青石（MAS）熔點(diǎn)約為1450°C，具有優(yōu)異的燒結(jié)性能，可以作為燒結(jié)助劑，降低燒結(jié)溫度。h-BN-MAS復(fù)合陶瓷具

4、有優(yōu)異的力學(xué)性能、耐高溫性能。傳統(tǒng)陶瓷的制備過程較為復(fù)雜，3D打印技術(shù)可以滿足對(duì)陶瓷應(yīng)用上形狀及大小多樣性的要求，無模直寫成型技術(shù)設(shè)備簡(jiǎn)單，操作靈活，是解決陶瓷制備困難的方法之一。本文以h-BN、MgO、Al2O3和熔石英為原料，添加聚丙烯酸銨作分散劑、聚乙二醇作塑化劑，成功制備出流變性能適于3D打印的陶瓷漿料，采用無模直寫成型技術(shù)、無壓燒結(jié)工藝制備出h-BN-MAS復(fù)合陶瓷。研究表明，聚丙烯酸銨分散劑的含量為2.0wt.%，添加聚乙二醇（PEG）0.5wt.%，pH調(diào)節(jié)至11，固相含量為30%的復(fù)

5、合陶瓷漿料具有最優(yōu)異的流變性能。在漿料擠出時(shí)，在較高的剪切應(yīng)力下，顆粒之間發(fā)生層間流動(dòng)，儲(chǔ)存模量和損失模量較低，且損失模量高于儲(chǔ)存模量，漿料表現(xiàn)出表觀粘性流體的流動(dòng)狀態(tài)，保證其順利擠出。在漿料順利擠出后，剪切應(yīng)力減少，儲(chǔ)存模量和損失模量均升高，且儲(chǔ)存模量大于損失模量，應(yīng)力減小至更小時(shí)，逐漸過渡至線性粘彈性區(qū)域，此時(shí)儲(chǔ)存模量和損失模量不隨應(yīng)力的改變而改變，漿料維持本身彈性狀態(tài)的性能較好，承受自身靜態(tài)應(yīng)力的能力較強(qiáng)，不會(huì)由于自身重力而導(dǎo)致坍塌，該漿料呈現(xiàn)出良好的可塑性，適用于3D打印。在3D打印過程中，

6、隨著層厚的增大，所需擠出壓力增大。使用22G（0.4mm）型號(hào)針頭進(jìn)行3D打印時(shí)的擠出壓力略大于25G（0.32mm）型號(hào)。在后處理工藝中，排膠的最佳溫度為400-600℃，在該溫度范圍內(nèi)，樣品質(zhì)量基本保持不變，排膠完全，且樣品不發(fā)生氧化反應(yīng)。干燥過程陶瓷坯體的收縮率最大，收縮率隨漿料固相含量的增加而降低。固相含量為30%時(shí)，收縮率為9.05%。排膠過程及燒結(jié)過程收縮率較小，且基本不隨固相含量的變化而變化。隨著燒結(jié)溫度的升高、保溫時(shí)間的增加，氣孔率降低且氣孔變小，h-BN-MAS復(fù)合陶瓷逐漸致密化。

7、h-BN-MAS復(fù)合陶瓷中h-BN被MAS包覆，在復(fù)合陶瓷斷裂時(shí)，片層h-BN結(jié)構(gòu)處存在空隙為裂紋源，裂紋的擴(kuò)展路徑比較曲折，可以提高一定的抗彎強(qiáng)度。隨著固相含量的增大，抗彎強(qiáng)度先升高后-I-哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文降低，當(dāng)固相含量為30%時(shí)，抗彎強(qiáng)度達(dá)到最大值。當(dāng)燒結(jié)溫度由1500℃升至1700℃時(shí)，試樣的抗彎強(qiáng)度由4MPa增加至6.54MPa，抗壓強(qiáng)度1700℃增大至11.37MPa。然而當(dāng)燒結(jié)溫度升高至1800℃時(shí)，h-BN-MAS復(fù)合陶瓷的抗彎強(qiáng)度及抗壓強(qiáng)度下降。關(guān)鍵詞：h-BN-MA

8、S復(fù)合陶瓷；3D打印；無壓燒結(jié)；力學(xué)性能-II-哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文AbstractHexagonalboronnitride(h-BN)hasexcellenthigh-temperatureperformanceandthermalshockresistance.Boronnitridecompositeporousceramicshaveattractedattentioninrecentyearsinthefieldsoffiltration,hea