水基氧化铝陶瓷膏体挤出过程中液相动态分布研究

基于水基陶瓷膏体挤出工艺的快速成型工艺，可以快速制造出形状复杂、致密度高的陶瓷零件，而且制造过程中对环境友好。由于所用的膏体主要以水为介质，只含有少量的有机粘结剂，在柱塞挤压过程易发生固液两相的相对运动，这将导致膏体在挤出过程中液相分布的各向异性变化以及膏体流动过程的不稳定性，影响挤出体的均匀性，进而影响最终零件的组织性能，也不利于成型工艺过程的精确控制。因此，本课题通过对水基氧化铝陶瓷膏体在挤出时的液相动态分布研究，探索挤出过程中固液两相的相对运动导致液相的重新分布与挤出工艺参数速度之间的关系，进一步认识挤出时膏体在动态流动过程中的物理变化，为陶瓷膏体的挤出工艺控制和快速成型零件提供支持。本论文分为两部分，第一部分为膏体挤出过程中液相动态分布的分层取样研究，主要运用“分段挤出，分层取样”的实验方法测量料筒内膏体在不同速度下进行连续挤出与非连续挤出时的液相含量的动态分布，并对靠近挤出口位置的中心部位、边缘位置、挤出头的中心位置和边缘位置的液相含量进行比较，通过对比分析可以发现从整体上来讲，随着挤出速度的增加，液相含量动态分布的变化率越来越小，且膏体挤出的整个阶段，靠近挤出口位置的中心部位的液相含量一直较高；而靠进挤出口位置的边缘位置液相含量一直在降低，并且挤出速度越低，该位置降低的速率越大；挤出头中心位置的液相含量则是先慢慢增加，而后保持在某一较高液相含量值不变，直到膏体快挤完时才急剧下降；对于挤出头边缘位置的液相含量在挤出过程中以较慢的速率降低，受挤出速度的影响不大。第二部分为膏体挤出过程中液相动态分布的核磁共振成像研究。这一部分主要通过核磁共振成像仪测量陶瓷膏体在不同速度的挤出过程中的液相含量动态分布图，通过对比各个不同速度和阶段下各个动态分布图的差异，可以发现膏体在挤出过程中，靠近挤出口位置的中心部位、边缘位置、挤出头的中心位置和边缘位置液相含量的变化趋势与第一部分中的所述变化基本相同。挤出过程中液相含量的整体再分布受挤出速度的影响较大，且挤出速度越大，液相分布变化率越低。