材料工程學(xué)畢業(yè)論文開(kāi)題報告范文
開(kāi)題報告是提高選題質(zhì)量和水平的重要環(huán)節，它主要說(shuō)明這個(gè)課題研究的意義及該課題的可行性。
題目：離心成型技術(shù)制備氧化鋁-氧化鋯陶瓷材料的研究
一、 畢業(yè)設計(論文)題目的來(lái)源，理論或實(shí)際應用意義
陶瓷材料是用天然或合成化合物經(jīng)過(guò)成形和高溫燒結制成的一類(lèi)無(wú)機非金屬材料。它具有高熔點(diǎn)、高硬度、高耐磨性、耐氧化等優(yōu)點(diǎn)�？捎米鹘Y構材料、刀具材料，由于陶瓷還具有某些特殊的性能，又可作為功能材料。陶瓷分為傳統陶瓷和先進(jìn)陶瓷。傳統陶瓷主要的原料是石英、長(cháng)石和黏土等自然界中存在的礦物。先進(jìn)陶瓷的原料一般采用人工合成或提煉處理過(guò)的化工原料。
氧化鋁陶瓷又稱(chēng)剛玉瓷，是用途最廣泛，原料最豐富，價(jià)格最低廉的一種高溫結構陶瓷。工業(yè)上所指的氧化鋁陶瓷一般是指以α-Al2O3為主晶相得陶瓷。根據Al2O3含量和添加劑的不同，有不同系列的氧化鋁陶瓷，例如根據Al2O3含量的不同有75瓷，85瓷，95瓷和99瓷等不同牌號;根據其主晶相得不同又可分為莫來(lái)石瓷、剛玉-莫來(lái)石瓷和剛玉瓷;根據添加劑的不同又分鋯剛玉、鈦鋼玉等，各自對應不同的應用范圍和使用溫度。
氧化鋯的熔點(diǎn)高達 2700℃，耐熱性、耐蝕性?xún)?yōu)良，熱導率在常見(jiàn)的陶瓷材料中最低，熱膨脹系數又最大，與金屬材料較為接近。完全穩定化氧化鋯( FSZ)易產(chǎn)生較高酌熱應力，但部分穩定氧化鋯( PSZ)具有強度高，脆性低，較高的斷裂韌性，被認為是發(fā)動(dòng)機上最有前途的陶瓷材料。美國康明斯公司已有該種產(chǎn)品面世，日本也有許多用氧化鋯陶瓷制造的發(fā)動(dòng)機部件。目前使用得最多的含氧化鋯陶瓷系列是： 氧化鋯增韌氧化鋁(ZTA)，部分穩定氧化鋯(PSZ)，四方氧化鋯多晶體(TZA)。這三種陶瓷都具有高的強度和良好的韌性。優(yōu)良的性能起源于四方氧化鋯經(jīng)受應力誘導相變轉變?yōu)閱涡毕嘞嘧�，該相變同時(shí)伴有體積膨脹，這種現象稱(chēng)為相變增韌。相變增韌氧化鋯陶瓷是一種極有發(fā)展前途的新型結構陶瓷，其主要是利用氧化鋯相變特性來(lái)提高陶瓷例料的斷裂韌性和抗彎強度，使其具有優(yōu)良的力學(xué)性能，低的熱導率和良好的抗熱層性。它還可以用來(lái)顯著(zhù)提高脆性材料的韌性和強度，是復合材料和復合陶瓷中重要的增韌劑。陶瓷材料具有優(yōu)異的耐磨性、耐蝕性和高溫性能，但是由于陶瓷固有的脆性，限制了其實(shí)際應用范圍，因此，改善陶瓷材料的脆性，增大強度以提高其在實(shí)際應用中的可靠性，成為其能夠廣泛應用的關(guān)鍵。
單獨的氧化鋁陶瓷的缺點(diǎn)是脆性大，抗熱模性差，不能承受環(huán)境溫度突然變化。為了改善氧化鋁陶瓷的缺點(diǎn)本課程設計中利用氧化鋯來(lái)起到增韌的作用，并利用離心成型的方法來(lái)制備氧化鋁-氧化鋯陶瓷。
離心成型技術(shù)具有明顯區別于其它成型工藝的特點(diǎn)，即在離心力的作用下流體流動(dòng)聚集而成型，因而離心成型過(guò)程中必須有流體存在，在流體中通過(guò)物質(zhì)傳輸進(jìn)行材料制備。陶瓷材料大多具有高熔點(diǎn)，很難像金屬材料和高分子材料那樣在熔融狀態(tài)下利用流體的流動(dòng)性直接成型，因而限制了離心技術(shù)在陶瓷領(lǐng)域中的應用。直到上世紀80年代末期，陶瓷界學(xué)者對陶瓷漿料流變性的深入研究和膠態(tài)成型的快速發(fā)展為離心技術(shù)在陶瓷制備中的應用開(kāi)啟了大門(mén)。目前，離心技術(shù)在陶瓷材料的制備工藝中的應用，國內外的研究主要有利用離心注漿/鑄造工藝、離心-SHS工藝制備復合材料以及離心燒結方面的工作。陶瓷離心注漿工藝首先由美國加州大學(xué)Santa Barbara分校的F.F.Lange教授提出，瑞士蘇黎世高等工業(yè)學(xué)院、美國普度大學(xué)以及日本名古屋工業(yè)技術(shù)試驗所和名古屋工學(xué)院等單位相繼開(kāi)展了研究，目前國內關(guān)于離心注漿工藝的研究工作還很少。離心注漿成型工藝是利用加速力場(chǎng)形成坯體，成型坯體密度較高，幾乎不需要添加任何有機粘結劑，因此克服了脫脂工藝造成的種種不利因素。另外，與其他成型方法相比，離心成型具有可制備大型陶瓷部件并且構件內部應力梯度小的優(yōu)點(diǎn)。離心過(guò)程作用在每一個(gè)體積元上，顆粒向離心的方向移動(dòng)，液體介質(zhì)則向相反的方向移動(dòng)，這意味著(zhù)與注漿和抽濾工藝不同，液體不會(huì )流經(jīng)坯體而留下缺陷。同時(shí)由于離心作用力均勻的作用在每一個(gè)顆粒單元上，因而具有形成均勻結構的潛在優(yōu)勢。作為膠態(tài)成型的一種，離心技術(shù)最早提出來(lái)是應用在均勻致密陶瓷材料的成型中。
二、題目的主要內容及預期達到的目標
本論文主要研究離心成型法制備氧化鋁-氧化鋯陶瓷，具體研究?jì)热萑缦拢?/p>
1.配制固相含量不同的氧化鋁-氧化鋯陶瓷漿料。
2.研究分散劑和pH對氧化鋁-氧化鋯陶瓷漿料特性的影響。
3.測量不同離心加速度和漿料固相含量下氧化鋁-氧化鋯陶瓷材料生坯密度，研究復相體系物質(zhì)分離現象的原因。
4.研究燒結溫度氧化鋁-氧化鋯陶瓷的收縮率，觀(guān)察燒結產(chǎn)物的顯微組織照片，并進(jìn)行燒結產(chǎn)物進(jìn)行壓縮性能測試。
三、擬采用的方法和手段
采用離心成型技術(shù)制備Al2O3和ZrO2陶瓷漿料，通過(guò)調整漿料的固相含量、離心加速度和燒結溫度來(lái)改變燒結產(chǎn)物的力學(xué)性能。通過(guò)ZETA電位儀測Al2O3和ZrO2顆粒的表面電化學(xué)特性，通過(guò)阿基米德排水法測量生坯和燒結體的密度、孔隙度，通過(guò)掃描電子顯微鏡觀(guān)察燒結產(chǎn)物的顯微組織，通過(guò)萬(wàn)能試驗機測量燒結產(chǎn)物的力學(xué)性能。
四、完成題目所需要的試驗或實(shí)習條件
主要設備：離心機、烘箱、超聲清洗器，ZETA電位儀，高溫電阻爐，掃描電鏡，萬(wàn)能試驗機。
實(shí)驗原料：Al2O3，ZrO2，氨水，分散劑。
五、畢業(yè)設計(論文)課題進(jìn)度計劃
20xx-02-27～20xx-03-15 收集關(guān)于氧化鋁-氧化鋯陶瓷制備方法、特性、應用等方面的資料，設計實(shí)驗方案。
20xx-03-16～20xx-04-05 熟悉各種設備性能及其使用方法，觀(guān)察氧化鋁-氧化鋯陶瓷漿料的特性，制備不同固相含量的氧化鋁-氧化鋯陶瓷漿料。
20xx-04-05～20xx-04-18 將不同漿料固相含量的氧化鋁-氧化鋯漿料在不同離心加速度下離心成型。
20xx-04-19～20xx-04-30 測量離心產(chǎn)物的生坯密度，并研究離心過(guò)程中物質(zhì)分離現象
20xx-05-04～20xx-05-11 研究Al2O3-ZrO2陶瓷材料的燒結工藝并對燒結產(chǎn)物的顯微組織進(jìn)行觀(guān)察。
20xx-05-12～20xx-06-01 對不同工藝條件制備的Al2O3-ZrO2陶瓷材料進(jìn)行壓縮性能測試。綜合各因素對Al2O3-ZrO2陶瓷力學(xué)性能的影響，確立最佳的制備工藝。實(shí)驗數據整理，撰寫(xiě)論文初稿。
20xx-06-02～20xx-06-20 補充實(shí)驗畢業(yè)論文的撰寫(xiě)。
20xx-06-21～20xx-06-27 準備畢業(yè)答辯。
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