發(fā)布時間：2022-08-09 19:16

　　在面對傳統金屬打印設備和打印耗材昂貴、受限于金屬材料、生產成本高等問題時,提出了金屬漿料3D（three-dimensional）打印的方案,該設備有結構簡單,成本低,無需加熱等諸多優(yōu)勢。并利用金屬鎳粉作為打印材料制備多孔結構催化劑代替昂貴的金屬鉑,與商用泡沫鎳相比,在電解水時的電流密度更大,實現了制備高性能電解水催化劑工藝上的新突破。本課題利用漿料3D打印技術制備金屬催化劑,降低了打印設備的成本,擴大了材料的選擇性。以鎳及鎳合金粉末作為實驗材料,聚乙烯醇（PVA）水溶液作為粘結劑。通過3D打印技術制備多孔金屬鎳催化劑并對其制備工藝進行研究,研究的內容包括多孔金屬的制備,脫脂與燒結對孔隙的影響;探索了不同方式制備和合金催化劑在電解水制氫性能。具體內容如下:1、本文選用實驗室改進后的3D打印機作為實驗設備,鎳及鎳合金粉末與質量分數為10%的PVA溶液混合成的金屬漿料作為打印材料。通過對金屬粉末與PVA溶液相關性質的測試,得出當鎳粉與PVA溶液的質量比為15:2時,此時漿料的密度為3.7214g/cm3,粘度為1265pa.s。金屬漿料能夠連續(xù)的擠出,并得到了擠出壓力與擠出速度之間的關系,... 

【文章頁數】：73 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
學位論文數據集
摘要
abstract
第一章 緒論
    1.1 引言
    1.2 金屬多孔材料制備的研究發(fā)展
    1.3 3D打印金屬多孔材料的應用
        1.3.1 在生物醫(yī)學領域
        1.3.2 在環(huán)境領域
        1.3.3 在能源領域
    1.4 課題的提出
    1.5 本論文的研究目的、研究內容和研究創(chuàng)新點
        1.5.1 課題研究目的
        1.5.2 課題研究內容
        1.5.3 課題研究的創(chuàng)新點
第二章 設備的搭建和金屬漿料的制備與測試
    2.1 打印設備的搭建與優(yōu)化
        2.1.1 3D打印機的搭建
        2.1.2 3D打印機結構的優(yōu)化
    2.2 金屬漿料的制備與測試
        2.2.1 3D金屬漿料中粉末的基本特征
        2.2.2 金屬顆粒間的摩擦和松裝密度
        2.2.3 PVA溶液的配置
        2.2.4 金屬粉末與PVA溶液的接觸角測試
        2.2.5 粉末與粘結劑的比例
        2.2.6 3D金屬漿料的測試
    2.3 本章小結
第三章 金屬漿料的3D打印技術
    3.1 金屬漿料的流動計算
    3.2 打印網格的劃分
        3.2.1 打印模型的構建
    3.3 打印參數的確定
        3.3.1 打印速度
        3.3.2 打印層高
        3.3.3 打印間距
    3.4 本章小結
第四章 脫脂與燒結工藝對制品性能的影響
    4.1 脫脂實驗
        4.1.1 坯體的制備
        4.1.2 實驗設備及操作
        4.1.3 脫脂的工藝
    4.2 燒結
        4.2.1 燒結工藝
        4.2.2 燒結后制品組織分析
    4.3 性能測試
        4.3.1 鎳樣條的物理測試
    4.4 本章小結
第五章 3D打印金屬粉末催化劑電解水催化性能
    5.1 鎳金屬的催化
        5.1.1 電解水制氫
        5.1.2 鎳金屬催化劑的制備
        5.1.3 不同方法制備的三種鎳催化劑的電流密度對比
    5.2 3D打印銅鎳合金技術及催化性能
        5.2.1 銅鎳合金催化劑的制備
        5.2.2 銅鎳合金的力學性能
        5.2.3 銅鎳合金的顯微組織
        5.2.4 銅鎳合金電解水制氫催化性能測試
    5.3 本章小結
第六章 結論與展望
    6.1 研究結論
    6.2 研究展望
        1 、提高打印制品的固化速率
        2 、提高電解水制氫的電流密度
參考文獻
致謝
研究成果及發(fā)表的學術論文
作者和導師簡介
附件


【參考文獻】：
期刊論文
[1]擠出方式對黏彈性漿料3D打印出料可控性的影響[J]. 鄭鐳,孫維連,孫鉑,張雪靜,紀宏超.  材料工程. 2020(03)
[2]氫氣制備技術的研究進展[J]. 李永恒,陳潔,劉城市,楊云,李菲暉,鞏運蘭,劉美華.  電鍍與精飾. 2019(10)
[3]擠出成形3D打印機掃描速度與擠出速度實時匹配的研究[J]. 劉志鵬,王安邦,段國林.  機械科學與技術. 2020(07)
[4]3D打印多孔鈦金屬植入物不同孔隙率對骨長入影響的實驗研究[J]. 劉路坦,牛國旗,周乾坤,陳輝,聶虎,王震寰.  蚌埠醫(yī)學院學報. 2019(09)
[5]金屬纖維多孔材料的制備和研究現狀[J]. 任垚嘉,劉世鋒,李香君,張光曦,王慶娟.  中國材料進展. 2019(08)
[6]淺談電解水制氫的原理及發(fā)展[J]. 王茂輝,吳震.  汽車實用技術. 2019(15)
[7]銅粉粒徑對3D打印成形和燒結成形性能的影響[J]. 周健,唐丹娜,郝亮.  鑄造技術. 2019(06)
[8]過渡金屬基電催化析氫材料的研究進展[J]. 潘致宇.  當代化工研究. 2019(02)
[9]3D打印在催化和吸附材料制備領域的應用[J]. 周昕瞳,劉振星,劉昌俊.  化工進展. 2019(01)
[10]3D冷打印鎢鎳鐵合金零件的研究[J]. 吳坷,謝海林,李邦懌,張靜,馮建,伍方,朱玉斌.  稀有金屬與硬質合金. 2018(06)

博士論文
[1]Ni基多孔合金的制備及性能研究[D]. 吳靚.中南大學 2013

碩士論文
[1]基于燒結納米銅顆粒的低溫全銅互連研究[D]. 左楊.重慶大學 2018
[2]多孔鎳基復合材料的制備及其析氫電催化性能[D]. 張曉攀.山東大學 2015
[3]Ni基合金的制備及其電催化性能研究[D]. 王宇航.北京化工大學 2014



本文編號：3673132