本文關(guān)鍵詞：非水基凝膠注模成形技術(shù)及其在孔銅材料中的應(yīng)用

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【摘要】：金屬多孔材料由于其低密度,良好的磁導(dǎo)率,耐高溫等優(yōu)點而成為當(dāng)前研究的熱點之一。目前存在多種不同的方法制備多孔材料,凝膠注模成形工藝可以快速制備復(fù)雜形狀工件,并且成本較低、機(jī)械加工性能好,引起廣泛的關(guān)注。本研究將水基凝膠注模成形技術(shù)應(yīng)用于銅基多孔材料,主要工作如下：使用了三種低毒性單體(HPMA,HEMA和DMAA)和交聯(lián)劑DEGDA在非水介質(zhì)中進(jìn)行凝膠注模實驗。DMAA/DEGDA系統(tǒng)在1,2-丙二醇(PBO)中產(chǎn)生的自由基聚合形成復(fù)雜的大分子網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),可牢固地保持銅顆粒,并且實現(xiàn)它們在生坯中的均勻分布。課題研究了漿料中負(fù)載體積分?jǐn)?shù)對銅和燒結(jié)體的性能的影響。由于銅漿中存在高密度顆粒而發(fā)生沉降現(xiàn)象,在制備低固體負(fù)載銅漿(40,35%)時需要0.8～1g分散劑,可使顆粒更好的分散并避免所得生坯發(fā)生變形。當(dāng)負(fù)載銅體積分?jǐn)?shù)占45%～50%時,所需的分散劑用量范圍為0.6～0.8g,方可達(dá)到良好的顆粒分散性以及保持在適合凝膠注模的粘度范圍,減少內(nèi)部缺陷。交聯(lián)態(tài)聚合DMAA提高了生坯的抗彎強(qiáng)度,避免了裂紋產(chǎn)生。當(dāng)固體負(fù)載體積分?jǐn)?shù)從50%降低到35%,其抗彎強(qiáng)度從16 MPa降低到8 MPa。通過優(yōu)化燒結(jié)溫度和燒結(jié)時間,獲得了最佳性能如孔隙率,抗彎強(qiáng)度和收縮率。燒結(jié)溫度選擇970℃保溫5 h,根據(jù)銅含量,孔隙率范圍為32.7%至51.07%,長度方向的收縮率在5.82%～14.4%和直徑方向上為5.91%～14.16%,抗彎強(qiáng)度為48.5～161.5 MPa其次研究了三種造孔劑,碳酸氫鈉(NaHCO3),淀粉和聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)對凝膠注模過程的影響。研究表明,燒結(jié)體的漿料粘度和性能受到造孔劑特性如形狀,尺寸和來源(類型)的影響較大。在不添加造孔劑的情況下,燒結(jié)體孔隙率為35.67%。NaHCO3,淀粉和基于PMMA的造孔劑添加后孔隙率分別增加12.27%～24.03%,10.65%～18.92%和17.28%～28.36%。通過凝膠注模與懸浮乳液的組合,成功地制備了多孔銅生坯體。油的添加體積可以控制生坯所形成的微觀孔的尺寸和數(shù)量。使用聚合乳液在PBO中凝固銅粉,可以制備具有良好結(jié)構(gòu)和高孔隙率的生坯。用油/溶計比為1:1可以制備密度為1.5 g/cm3和強(qiáng)度為4 MPa的生坯。利用非水基凝膠注模工藝制備多孔銅結(jié)構(gòu)的方法將為金屬粉末的非水基凝膠注模技術(shù)的應(yīng)用提供研究的基礎(chǔ),并希望在相關(guān)領(lǐng)域中得到良好的應(yīng)用。
【學(xué)位授予單位】：北京科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TB383.4

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