凝胶注模成型氧化铝基陶瓷坯体的冷冻干燥缺陷控制

刘飞; 鲁中良; 李振发; 庞师坤; 姜博; 李涤尘

doi:10.7652/xjtuxb201401021

您当前的位置：

首页 >

文章列表页 >

凝胶注模成型氧化铝基陶瓷坯体的冷冻干燥缺陷控制

更新时间：2025-07-09

- 凝胶注模成型氧化铝基陶瓷坯体的冷冻干燥缺陷控制
- Freeze-Drying Defect Control of Alumina-Based Ceramic Body Prepared with Gel Casting Technology
- 西安交通大学学报 2014年48卷第1期页码：123-126+132
- 作者机构：
  
  西安交通大学机械制造系统工程国家重点实验室,西安,710049
- 作者简介：
- 基金信息：
  
  : 2013-05-31。作者简介: 刘飞(1987-),男,硕士生;鲁中良(通信作者),男,副教授。基金项目: 国家重点基础研究发展计划资助项目(2013CB035703);中央高校基本科研业务费专项资金资助项目
- DOI：10.7652/xjtuxb201401021
  中图分类号： O121.8;G558
- 网络首发：2014-01-10，
  
  纸质出版：2014
- 稿件说明：
移动端阅览
刘飞, 鲁中良, 李振发, 等. 凝胶注模成型氧化铝基陶瓷坯体的冷冻干燥缺陷控制[J]. 西安交通大学学报, 2014,48(1):123-126+132.

Freeze-Drying Defect Control of Alumina-Based Ceramic Body Prepared with Gel Casting Technology[J]. 2014, 48(1): 123-126+132.
刘飞, 鲁中良, 李振发, 等. 凝胶注模成型氧化铝基陶瓷坯体的冷冻干燥缺陷控制[J]. 西安交通大学学报, 2014,48(1):123-126+132. DOI： 10.7652/xjtuxb201401021.

Freeze-Drying Defect Control of Alumina-Based Ceramic Body Prepared with Gel Casting Technology[J]. 2014, 48(1): 123-126+132. DOI： 10.7652/xjtuxb201401021.

摘要

采用凝胶注模成型技术制造复杂精铸件陶瓷铸型的过程中

铸型坯体会产生内部裂纹等缺陷

严重影响铸型质量。为此

采用三维CT检测技术

通过实验跟踪内部裂纹产生的过程

发现在冷冻干燥失水率(质量比)为20%～60%时

坯体容易产生裂纹。基于冷冻干燥理论

对裂纹产生的机理进行了分析

结果表明:在坯体冷冻干燥过程中

若冻结层温度高于其共晶点温度(-3.6 ℃)

将使冻结层融化

致使其强度急剧下降

从而导致裂纹产生。为了降低坯体冻结层温度

将干燥供热板温度从15 ℃降低为-5 ℃

并在坯体内部设计直径为0.8 mm的通孔结构

结果表明:采用这2项措施后

当坯体失水率为20%～60%时

可保证冻结层温度低于-3.6 ℃

有效避免裂纹的产生。

Abstract

In producing precision ceramic casting mould of complex components by gel casting technology

the internal cracks generated in the freeze-drying process affect the mould quality seriously. In this study

computer tomography(CT)was employed to track the crack generation. The results show that internal cracks occur when water loss rate is within 20%-60%. According to the freeze-drying theory

the internal crack generation mechanism in gel casting ceramic body is analyzed. When the temperature of the subsurface gets higher than the eutectic temperature of the green body(-3.6 ℃)in the rapid ice sublimation stage(in which the water loss rate is about 20%-60%)

the frozen layer melts to result in a dramatic drop in strength and an increase in drying stress

leading to cracks generation. Lowering the drying temperature(from 15 ℃ to -5 ℃)and setting through holes of 0.8 mm in diameter in the green body can keep the subsurface temperature lower than the eutectic temperature in the rapid ice sublimation stage to prevent the crack generation effectively.

关键词

Keywords

references

JANNEY M A. Method for molding ceramic powders: US, 4894194[P]. 1990-01-16.

JANNEY M A, NUNN S D, WALLS C A, et al. The handbook of ceramic engineering[M]. New York, USA: Marcel Dekker, 1998: 13-15.

JANNEY M A, OMATETE O O. Method for molding ceramic powders using a water-based gelcasting: US, 5028362[P]. 1991-06-02.

KRAUSE C. ORNL's gelcasting: molding the future of ceramic forming?[EB/OL].[2013-04-21]. http:∥www.ornl.gov/info/ornlreview/rev28-4/text/gelcast.htm.

吴海华. 空心涡轮叶片型芯型壳一体化陶瓷铸型快速制造技术研究[D]. 西安: 西安交通大学, 2009.

张立明. 陶瓷悬浮液流变特性及胶态成型坯体缺陷的控制[D]. 北京: 清华大学, 2005.

奚红霞, 黄仲涛. 凝胶的干燥[J]. 膜科学与技术, 1997, 17(1): 1-7.XI Hongxia, HUANG Zhongtao. Drying of gels[J]. Membrane Science and Technology, 1997, 17(1): 1-7.

SCHERERM G W. Crack-tip stress in gels[J]. Non-Crystalline Solids, 1992, 144(3): 210-216.

华泽钊. 冷冻干燥新技术[M]. 北京: 科学出版社, 2006: 153, 167-168.

苏树强, 丁志华, 华泽钊. 冻干过程中升华界面温度测量方法的研究[J]. 工程热物理学报, 2004, 25(5): 852-854.

SU Shuqiang, DING Zhihua, HUA Zezhao. Study on the measurement of the product temperature at the moving sublimation interface during the freeze drying process[J]. Journal of Engineering Thermophysics, 2004, 25(5): 852-854.

徐成海. 真空干燥技术[M]. 北京: 化学工业出版社, 2011: 45-47.

浏览量

下载量

CSCD

文章被引用时，请邮件提醒。

提交

工具集

关联资源

凝胶注模制备空心涡轮叶片陶瓷铸型的颗粒偏析控制

空心涡轮叶片陶瓷铸型微细结构负压吸注充型工艺研究

面向高海拔空冷发电机防晕性能演化规律的电热耦合研究

水蒸气掺混对氨裂解气旋流燃烧与排放特性的影响研究

采用试验设计方法的第三代CO2气体箔轴承箔片几何参数敏感性分析