Mg-Cu體系密度梯度材料的流延法制備及其結(jié)構(gòu)控制.pdf

1、密度梯度材料是一類密度沿厚度方向呈規(guī)律性變化的功能梯度材料，由于其具有準(zhǔn)等熵壓縮特性，在動高壓物理研究領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。本文針對密度梯度材料制備過程中存在中間過渡層薄、難以精密成型的問題，選擇陶瓷薄片成型常用的流延工藝，以Mg-Cu體系為研究對象，通過流延成膜結(jié)合熱壓燒結(jié)來制備密度分布滿足設(shè)計(jì)要求的密度梯度材料。
　　 系統(tǒng)研究了球磨工藝、溶劑種類、分散劑含量、增塑劑含量、粘結(jié)劑含量、固相含量、不同組分對Mg-Cu體系流延

2、料漿的流變性能的影響，重點(diǎn)考察了Mg-Cu體系流延料漿的剪切速率與剪切應(yīng)力、剪切速率與粘度、粘度與時間等關(guān)系。研究表明，采用無毒的PVB做粘結(jié)劑，隨其含量的增加，Mg-Cu體系料漿的粘度增大；隨著分散劑、增塑劑含量的增加，料漿的粘度分別先減小后增加，分散劑含量、粘結(jié)劑與增塑劑的含量比P分別存在一個最優(yōu)值；隨著Cu和Mg料漿固相含量的增加，料漿的粘度增大，其最大固相含量分別為70wt％和57wt％。，采用純丁酮（MEK）溶劑和適宜的料漿制

3、備工藝，可以制備出固相含量在55wt％到65wt％之間的不同Mg-Cu組分的流延料漿，其穩(wěn)定性較好，粘度范圍在0～4000mPa·s之間，流延料漿均屬于賓漢姆塑性流體，呈現(xiàn)剪切變稀的特性，適于流延成膜。
　　 系統(tǒng)研究了流延料漿（粘結(jié)劑含量、增塑劑含量、固相含量、不同組分）和流延工藝參數(shù)（刮刀間隙和基帶速度）對流延成膜的影響，重點(diǎn)考察了Mg-Cu體系流延膜密度、厚度及其均勻性與顯微結(jié)構(gòu)的關(guān)系。研究表明：隨著粘結(jié)劑、增塑劑含量的增

4、加，Mg-Cu體系流延膜的密度先增加后減??；隨著固相含量的增加，制備得到的Mg-Cu體系流延膜的密度先增加后減小，當(dāng)固相含量分別為68wt％和55wt％，流延膜密度達(dá)到最高；隨著刮刀間隙的增加，Mg-Cu體系流延膜的密度和厚度均逐漸增加；隨著基帶速度的增加，Mg-Cu體系流延膜的密度先增加后減小。通過調(diào)配不同組分的Mg-Cu混合料漿，流延得到全組分范圍內(nèi)任意Mg-Cu配比的流延膜，其密度可以從1.02g/cm3變化到2.52g/cm3，

5、流延膜的氣孔少，分布均勻，厚度均勻性好。采用賓漢姆流體公式計(jì)算得到的Mg-Cu體系流延膜的厚度預(yù)測值與實(shí)驗(yàn)測量值相吻合，呈現(xiàn)為良好的線性關(guān)系。
　　 通過對Mg-Cu粉體和有機(jī)添加劑的熱分析確定了流延膜的排膠工藝，研究了燒結(jié)溫度對Mg-Cu復(fù)合材料制備的影響，探討了復(fù)合材料的物相組成、顯微結(jié)構(gòu)與燒結(jié)致密度。研究表明：Mg-Cu體系流延膜制備過程中的刮刀間隙與單組分燒結(jié)試樣厚度兩者滿足線性關(guān)系；燒結(jié)溫度的增加有利于提高復(fù)合材料的致