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颗粒粒度分布对高固相含量氧化铝浆料流变性能的影响


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第 3 第 8期  4卷 2 0 年 8月 06  









报 

、0I 3 , . 4, N o.   8 Augu t 2 s , 006  

/>J URN AL    O OF TH E  I ESE  CH N   CER AM I SOC I C  ETY 

颗粒粒度分布对高 固相含量氧化铝浆料流变性能 的影响 
琚晨辉, 王燕民,叶 建东, 李新衡  
( 华南理 1大学材料科学 与工程学院,特种 功能材料及其制备新技术教育部重点实验室,广州 :


504) 16 1  

要 :制 备 了低粘 度 、高 固孝 含量氧 化铝 悬浮 浆料 ,并将 其 有效 地应 用于 原位凝 固胶 态成 型工 艺中 。将 中位粒 径 尺寸分 别 为 03 p 和 2   m 的 2 日 . m   .p 2  

种氧化 铝 以不  级 配混 合后制 得 的粉体 配制 浆料 。研 究 了氧化 铝粉 体颗 粒度 分布对 高 固含 量氧化 铝悬 浮浆 料流变 性 的影响 。实验 结果表 明 :混合 粉 体  制 成 的悬 浮液 表现 出不 同 的流 变性 。 由细颗 粒粉 体制 备 的浆 料表 现 出剪切 稀 化行 为 ,但 随着 粗颗 粒含 量 的增加 ,浆 料逐 渐 向剪 切厚 化转 变 ,依 次呈  现 出 C so asn型 、 Bn hm 型 、Heshl uk y型 3种 不 同 的流 变 学 特 征 , 并得 出 了各 自相 应 的流 变 学 模 型 方程 。讨 论 了流 变模 型 转 变 的 原 因  ig a rce— le B 及其 对 胶 态 成 犁 _ 艺 的影 响 。粉 体经 级 配 后 ,当 中位 径 do 1 m 时 ,浆 料 呈 现 出触变 性 ,并 且 触 变性 随 着 颗 粒 度 的减 小而 增 大 。体积 分 数 ( _   I 5<   下 
同) 5   固 相 含 量 的级 配 浆 料 的粘 度 较 5 %同 含 量 的 未 级配 浆 料 下 降 了 7至 1 为 8 0 0倍 , 明 显 改 善 了浆 料 的 流 变性 ,适 合 于 原 位 凝 固胶 态 成 型 工 
艺。  

关 键词 :氧 化铝 浆料 颗 粒 级  ;流 变性 ;原位凝 固胶 态 成型 工艺  中图分 类号 :0 4  68 文献 标识 码 :A   文章 编号 :0 5- 6 820 )8 0 8 - 7 4 45 4(060- 9 5 0  -

EFFECT  oF  PAI I U CLE  ZE  STRI SI DI BUT1 N  0 oN  THE  RHEoLoGI CAL  BEHA  oR  F  o
D ENSE  LUM I A   S A N SU PEN S o N S I  

JU Ch nh , WAN G Y m i e ui an n, Y Ji don E an g, L1Xi he g  n n

( yL b rtr f p c l  u cin l t il a dA v c dMa ua tr g eh oo y Mi s  f d c t n C l g  f Ke   a oa yo   e i l F n t a Ma r s n   d a e   n fcu i   c n lg , n t o   u ai , o l eo   o S ay o   e a  n n T ir y E o e Ma r l S i c  dE gn eig S uhC ia n v ri  f e h oo , a g h u5 0 4 , hn ) t i s ce e   n ie r , o t hn   i s y o T c n l Gu n z o   1 6 1 C ia e a  n a n n   U e t y g  
A b t ae :The e s vic us d ns   lm i   us n i s w e e obaie   ort e e e tve a sr t  ls  s o   e e au na s pe son   r  t n d f  h   f c i   ppl a in n t   n st   loialf r i g i to  i he i . iu co l d   o m n   c

po es T ee e t o   ep rce i   i r uin( S ) f lmi a nte h oo i l e a i  f e s lmia u p n in   ee rc s. h  f c   f h   a il s eds i t s t t  z tb o P D o   u n       e l c   h vo o   n ea a o h r g ab r d u n   s e s s r  s o w

iv sgtd T oa mia o d r wi iee t at l s e (s≈03ad22岬 ) r mie   ba  upn i swi a o   net a . w  l n  w es t df rn  rce i s d0 . n  . i e u p   h p i  z   wee x dt oti sse s n  t vr u   o n o h is
b mo a  S . h  e u t  h w  a h   u p n in   ft e mi t r s d mo s ae   i e e t h o o ia  e a i r . h   u p n i n i d lP Ds T e r s l s o t tt e s s e so so     x u e   e n t td df r n   e l g c l h v o s T e s e so   s h h r i r b s ma e fo fn   atce   h w   h a-h n i g c a a t rsi, d a h   a t n o   e c a s   a t ls i h   x u e  Si c e e . d  r m  e p r lss o a s e r in n   h r ce i c a   s t e f c i   f h   o e p ri e  n t e mi t s i n r a d  i i t t n r o t r c r   s t e s s e so s s o a ta st n fo s e - i n n  o s e -h c e ig a d t e r e l gc lc a a trsi  ai s o l wi g t e h   u p n in   h w    n i o   r m  h a t n ig t  h a t ik n n   r i r h r n  h   h o o i a  h ce i c v re ,f l n   h   r t o Ca s n t eBig a a d t e   e He s h 1 le   d I n s q e c . r e r e l g c l d l o u a   rt ea o ec a a tfs  s o , h   n h m. n   n t   r c e . k y mo e i  e u n e Th e  h o o ia  h h Bu mo e  r le f     b v   h r ce . fm o h i t sa eo t ie . e r a o so   et st n o   e l g c l u v   r sa d i  fe t n c l i a o i g a ea s   v s ia e . e i     b a n d Th  e s n   ft   a i o   f h o o ia  r e f m     se c    o l d l r n     lo i e t t d Th   c r h r n i r c o n t o o fm r n g s s e so so   e mi t ewi     d a   atce sz   eo lI h     x t p cp o e t   d t e t i o r p   c e e    h   a - u p n i n   f h   xur  t ame i p r l i eb l w  x t h n i m  a at o o i  r p r a  h   x to y i r a sa t e p r  s hi r yn h n s s

t l ied c e e I i as o n   a  evso i   f h   x ds s e so   t h   i d l S  t 8 (  ou   a t n te i esz  e ra .t S lofu dt t h   i s o   emie  u p n inwi tebmo a  Dsa  % i v lmef ci . h   c s    h t c t y t h P 5 n r o

smeb lw i 7 o 1  me  s ta   a o te u p n i s t te n mo a P D  t 0 a di i s i be r h   . t c 1 a  eo ) S    0t sl s h t t fh   s e s n   h h   o d l S s   %.       t l f   ei s u o.  t i e n h  s o wi   mo   a5 n t S ua   t n i     o
1 da or i   o e s  oi lf m ngpr c s .

Ke   r s au n  u p n i n d fe e t a i l ie mi i g r e o ia  e a i u ; ns t  o l i a o i gp o e s y wo d : l mi as s e so ; i r n   r cesz   x n ; h olg c l h v o r i -iuc l d l r n   r c s  pt b o fm

近年 来 发展 的原 位凝 固胶 态成 型是 一种 制备 高  密度 、 高均 匀性 、高 可靠 性和 复杂 形状 陶瓷 部件 的  有效 方法 。原位凝 固胶态 成型 工艺 由于 可 以有效 地  控 制颗粒 的 团聚 ,成 本低 ,操 作简 单 ,可靠 性好 ,  
收稿 日期 :20 4l2 。 06 1 3  _ 修 改稿收 到 日期 :2 0- 62 。 0 60 -2  -

适 合 制造形 状 复杂 的陶 瓷零部件 ,因此 ,受 到普 遍 
的重视 , 是一种适合规模化生产较为理想的成型技术 。   现有 的原位凝 固胶 态成型工艺主要包括 :凝胶注模成  型 ¨、 接 凝 固注 模 成 型 1温 度 诱 导絮 凝 成 型p、 1直 、 1  
Re ev d d t : 0 6 ) - 3  c ie  ae 2 0 4 12 . A p r v d d t : 0 6 06 2 . p o e   a e 2 0 - - 2 

基 金项 目;武器 装备 预研 基金f 1 1 0 0 0 J 1 0 ) 5 4 2 2 2 3W 6 8资助 项 目。   第一作 者 :琚晨 辉f9 9 ,男, 博’ 研 究生 。 17 ~) i    

Fis  to : U  e h i 1 7- , l, o trd ae su e tfrd co   rtauh r J Ch n u ( 9 9一) mae p sga u t td n o  o tr
d ge . e r e 

E malsnh e @tm. m  - i u si j o c : nu o

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报 

2 0 芷  06

胶态 振动 注模 成 型I和 快速 凝 固注 射 成型 I。 4 】 5 原位 凝  】 固胶 态 成型 与传 统胶 态成 型 的不 同 ,是 以陶 瓷低粘  度浓 悬 浮体 制备 为基 础 的原位 凝 固成 型 ,即需 制备 

报 道I 。 mi 7 S t 【使用 平 均 粒 径 为 6p 的粗 颗   J h等 7 J  m 粒氧 化 铝粉 体和 平均 粒径 为 06岬 . 的细 颗粒 氧化  铝粉 体级 配取 得 良好 的效果 。文 献 『1 7的结 果表 明:  

出具有 高 固相 含 量 、体系 均 一、稳 定性 和 流变 性能  好 的陶 瓷悬浮 浆料 ,这样 , 经成 型后容易获得形状 复  杂 、烧结时收缩小 的陶瓷制品 ,使陶瓷材料 的可靠性 
大幅度提 高。  

当粗 细颗 粒体积 比为 8 :5时 ,浆 料 呈现 出最 小 的  51
粘 度 。值 得 注 意 的是 , 级 配 后 浆 料 在 固 相 含 量 为 

5 %时的最小粘度 比未级 配浆料在 4 %时的最 小粘  O 5 度还 要 小 ,由此 可知 ,通过 级 配来 调整 颗粒 度 分布  的方 法 能有 效地 降低 浆料 的粘度 。T r I使用 颗  ai等 8 】 粒粒 度分 布呈 双峰 分布 的氧 化铝 粉 体 ,此粉 体粗 颗  粒与 细颗 粒在 颗粒 分布 曲线 上 的平 均粒 径相 差约 8  
倍 ,粗 、细 颗粒 的体积 百分 比约为 7 :0 03 ,制 备 出一 

原位 凝 固胶态 成 型工 艺 的基 础 是制 备低 粘度 、   高 固相量 陶 瓷悬 浮体 , 目前主 要通 过选 择 合适 的分  散剂 ,提 高悬 浮 体 的 固相 含 量( 积 分数 ) 体 。但 上 述  方法 具有 很大 的局 限性 ,因为采 用 不 同生产 工 艺所  制备 的粉 料物 理 性质 不 同,使用 分 散剂 分散 的效 果  差别 较大 。因此 ,研 究制 备低 粘度 高 固相 量 悬浮 体 
的工 艺是 推动 原位 凝 固胶态 成 型工 艺进 一步 深入 研 

种 固相 含量 高达 7 %、低 粘度 的氧 化铝 浆料 。上 述  0 研 究 主要通 过 传统 的注 浆成 型工 艺 ,用 级配 方法 制  备低 粘度 、高 固相含 量 的氧化 铝浆 料 。   为进一 步探 讨颗 粒 级配对 高 固相 含 量氧 化铝 悬 
浮 浆 料流变 学 行为 的影 响 ,通过 不 同颗粒 的级配 ,  

究和 应用 的前 提 ,也是 提 高高性 能 结构 陶 瓷材料 可  靠 性 的迫 切 要求 I。为制 备 出 理想 的浆 料 ,除粉 体  o J 颗 粒 的大 小 、形貌 、表 面性 质外 ,颗 粒粒 度 分布 也 
是影 响浆 料性 能 的重要 参数 。工 业 生产上 ,通 过 调 

研 究 不 同的颗粒 度分 布对 高 固相 含量 氧化 铝 浆料所  产 生 的不 同流 变模 型的 影响 ,分 析 了流变 模 型变化  的原 因及不 同流 变模 型对 原位 凝 固胶 态成 型 这一 新  型成 型 工艺 中 的影 响, 以寻求 能应 用 于 生产 的低粘  度 高 固相 含量 氧化 铝悬 浮浆 料 的制 备方 法 。  

整 颗 粒粒度 分 布 的方 法 来 改善浆 料 的流动 性较 易 实 
现 。 常制备 的 陶瓷粉 料 的颗粒 分布 并非 理想 分布 , 通  

因此难 以获得 高 固相 含 量和低 粘 度 的悬浮 浆料 ,对  于 此种 情形 ,若 对 不 同颗粒度 分 布 的粉 体 进行 适 当  级 配 ,就 可 以有效地 减低 浆 料 的粘 度 ,从 而有 利于  制 备 高固相 量浆 体  。 J   对 采 用 级 配 方 法 制 备 低 粘 度 浆 料 的研 究 已有 
表1  

1 实   
11 原  .

验 
料 

实验使用 了 4种氧 化铝粉体 , 其相 关参数见表 1  。

l 粉 体 原 料 的相 关参 数   2 o3

Tabl   D a a o  hea um i   ow de s e1 t   ft   l na p r 

使用 的分散 剂为 丙烯 酸一 丙烯 酸 酯一 酸— 酸共  磷 磺 聚物( 重均摩尔质量 Mw 5 0  mo, =  0 / l 0 g 武进红光化工厂) 。  
1 . 方  2 法 

粒 度分 布(at l s eds iuin P D) p r c  i  i r t , S ,使用 Fo i e z tb o lw 
S r   3 0比表 面仪 ( co r i   o. t. A) obI 2 0 I Mirmeic C . d. ts L US   用 B u a e-mmet el ( E ) rn u r E n— l r T 法测 量粉 体 的 比表  T eB

两种 粉 料 以一定 比例 混合 ,然 后将 混 合后 的粉  料 加 入 含 有 一 定 量分 散 剂 的水 溶 液 中 以制 备 悬 浮  液 ,根据 粉 料 的细 度 不 同 , 分 散 剂 引 入 的质 量 分 
数 为 03 ~ 1 %。 .% . 2 将配 制好 的浆 料放 入球 磨罐 中 ,   用  1 rl 瓷球 , 磨机 上进 行数 小时 的球 磨混 合 , 0n l T 在  

面积 。用 P ip   L 3   E 型 扫描 电镜 ( ann   hl s S _ O F G i s n ig c e c o   coc p , E 观察 颗 粒形 貌 。所制 备 的  l t nmi so e S M) er r 浆料 用美 国 B o k e ro f l 司 的型号 为 R e mee /  i d公 ho t RS r
S T 0 0的流变 仪测 定其 流变 学性 能 。 S 20  

制备 出低 粘度 、均 匀稳 定 的悬浮浆 料 。   使用 5 0 D  沉 降粒度 分析 仪( co ris   0 X光 1 Mi meic  r t C .Ld, A)测量 氧化 铝原 料及 级配 后粉 料的 颗  o, t.US

2 结果 与讨论 
21 原料 及级 配后 混合粉 体 的性 质  . 图 1 级配所 用 的 2种氧 化铝 粉末 原料 的 S M  是 E

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第3 4巷 讹 8删  

J 料 等 : 件 靴 艘 舒 m 刘 f  相 禽 营氧 化  装 牲 流 变   扮 膨 l  l       弼 j 能   : 日

P D。 从 罔 2『 : 2 粉 料 的 一 怡 分 别 为 03p S 【   . 种 }位 . .   m  瓤1  a 按 1同 比例 级  后 混  粉 体 的P Dh 双 峰  22ln, 、 i S \
分 布 

2 颗粒级配对氧化铝浆料流变学行 为的影响  . 2
221 模 型 拟 合  ..     I3丧, 小 同 级  粉 料 的浆 料  J   流 变 ’  I线   随 着 级 配 所 得 料 浆 中 粗 颗 粒 含 域 的  H能 t t t 增 多 , 浆 料 的 流 变 类  发 生 变 化 , 蚪 午 琳 ‘ ¨  耻  3  

种小 『流变模  :C S D I3   b 、Bn hm( 3 , 刊 aS ( a3 ) iga 1 c O N N  
3 ) 流 ( 3 .罔3] d 、胀   『 e t  这 儿种 流 变  型 的 方  曳  ¨
F:  

Csn : =   +   a。 s    √ √
其 ‘ :盯 为剪 切应   : 为剪  速 率 : I      
屈 服 麻 力 【a: . C so l ̄(as P)   为 asngi P ?1 t   J  

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Bn hm]程: 一 :   y i a d   口+   g
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F   c n g l tn io oeS M po g ps i 1 a i  e r   c s p ( ) ht r h g S n n e co m r c E oa  
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O :   ,” -   +  

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r: O 为A 醚 力(a: 吼 为塑性 轱度 : 为屈 I - I 心 P)   1 : 甥    
微 J ¨‘ :  II 以  … :较 细 的 粉 末 ( N2颗  { 。 l ( { I t J A4 )
眦 指 数 

粒中的分散r 不A蚶. {    
原 料 (C C】 F-  

聚现象:较 【 的粉术 

利用式() 』 ( 、 ℃3幂博模型对实骑_线进  1、 C2 』 () ) I I 1
行 拟 舟 , 拟 俞 结 果 见 表 2所 示 :  

鞭 粒 形 貌 呈 小规 刚 牲 形  图 2为 

}述 2币 原 料 粉 体 及 以 小 同 比例 数 配 后 混 台粉 体 的    1  
I) (I  

袭 2中 的 回 归 疗程 拟 台 朴『 系 数 b均 在 O9 8 笑 .8   O9 9之  , 表 J 台 的  归 方  和 蛮 删 的  线 宵  .9 这 拟
较女的相关 陛。 r   222 浆 料 的 流 型  .. 『图 3 = I 1 _ a和 闰 3 】 , 固相  b口' 知

含 量 为 5   的 细颗 糙 浆 料 和 5  的 7 F 0 级配 浆  0 5 03C

料均呈现 C so  。 asn 这两 种浆制表观粘度 随剪切速 

辱  舯
l  
40  

率 的 增 大m 减 小 ,  

明 显 的 剪 ∽稀 化 性 质  Cas n so 

型 的 浆 料 所 呈现 的这 种 性 质 足 由  浆 体 中 存 在颗 粒 

{  

团聚所造成的  也就是 髓,由卡浆料  所 禽的粉件  f 一
的 颗 粒 较 卸f - 粒 容 易产  , 坟顿 L局部 I 扑襞  颗粒 团聚  度 太 小 决 定 r浆 料 的 r 犬小 .般 5 % 固相 含 量  度 0 的 细 颗粒 浆 料 所 呈   的 粘 度 比 5   禽 量 的 数 配 浆  5 料 的 牯 度 还 要 高 ,当 浆 料 受 剪 切流 动 时 , 局 部团 聚  受 到 切应 力 作 用 而 解 聚 . 剪  速 半 愈 人 ,解 聚 程 度 

l   l

愈高,从m使浆料的丧观精度 不断降低 ,并呈现剪 
切 稀 化 的 性 质  图3 c和  3 d所  ,级  比 分别 为 5 F 0   0 5 C, 4 F 0 3 F 0 的 3种 浆 料 均  现 Big a 型 , 0 6 C, 0 7 C nhm   所 测浆 料 固相 含 量均 为 5  5 3种浆 料 都 存 存 定 

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20 年  06
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图 3 不 同 级 配 浆 料 的 流 变 性 曲线 
Fi 3 Rh ol i a  ur e   heva i sm i d s pe son   g.  e og c l c v soft   rou   xe  us n i s
Th  o i o tn si  u p n i n   r  o e   t a hc r e i  o u   a t n e s l c n e t  s s e so s c n td a   c  u v   v lme f c i   d n a e n r o

表 2 不 同颗 粒 级 配 下 浆料 流 变模 型  
Ta e2 Em pii a   o l orr ol i a   ha or   fvarousm i d s s nso   bl    r c lm de sf  he og c lbe vi so   i   xe   u pe i ns

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第 3 第 8期  4卷

琚 晨 辉 等 : 颗 粒 粒度 分 布 对 高 固相 含量 氧 化 铝 浆 料 流 变 性 能 的影 响 

? 99 ? 8  

的屈服应 力值 ,但 在超 过 引起流 动所 需 的剪 切应 力 

流 动迹 象 时所 需 要的最 小 剪切应 力 。 若采 用 原位凝  固胶态 成 型工 艺 ,在 浆料 注入 密 闭模 具之 后 ,此 时  浆 料在 模具 中 的充填 效 率与浆 料 的 屈服应 力 相关 。   明显地 ,料 浆 的屈服 应 力大 小会 影 响到 它在模 具 中  的流 动性 。屈服 应力 越低 ,浆料 越容 易在 模 具 中 自   由流 动 ,从 而 充满整 个模 腔 。一 般认 为 ,浆 体 中细  颗 粒通 过絮 凝作 用形 成 具有 一定 抗 剪强度 的网络 结  构是 出现 屈服应 力 的主 导 因素之 一 I 。 l  … 图 4为在 相 同固相 量 下不 同级 配 的氧 化 铝浆 料  的屈服 应力 变化 情形 。 由图 4可 以看 出 ,浆 料 中细  颗 粒 愈 多,浆料 的屈服应 力 愈大 ,这 与细 颗 粒 的絮  凝 作 用 是 形 成浆 料 屈 服 应 力 的主 导 因 素 是分 不 开  的 。浆料 屈服应 力 的这 一变 化趋 势跟 浆料 的流变 学 
行 为 的变化趋 势 也是 一致 的 。  
日 s   ∞p    /∞ 1一

的作 用 下 ,剪切 速率和 剪 切应 力成 正 比, 即浆料 呈 
Ne tn 型流 体 性 质 。这是 在 一 定 的 固相 体积 分 数  wo

下 , 由于颗粒 问的吸 引力 ,体 系 中颗 粒 间形 成 了疏  松而 有 弹性 的 网状结 构 ,体系在 流 动变 形之 前必 须  在 一定程 度 上先 拆散颗 粒 问 的结构 ,使颗 粒 发生 相  对运 动 ,故体 系 存在 屈服 值 。当体 系在 超过 屈服 值 
的应 力 作用 下流 动时 ,颗 粒 问的 吸引依 然存 在 ,结 

构 的拆 散和 重新 形成在 流 动 时可 以 同时发生 。由于  浆料 中结构 重新 形成 的速度 随 拆散 程度 而增 大 ,体  系在 流 动 中可 以达到速 度 相等 的平 衡稳 定态 。因此 
体 系具 有一个 近似 稳定 的塑 性粘 度 。  

图3 e和 图 3 为 固相含 量 为 6 %的粗颗 粒氧 化  f 0 铝浆 料 的流 变性 能 。随着 剪切 速率 的增 大 ,浆料 表  现 出剪 切稠化 的性质 ,即浆料 为膨 胀型 流体 。这 是  由于浆料 中颗 粒 度较 大 ,较容 易分 散 ,静止 时颗 粒  按规 则 排列 ,并形成 了紧密堆积 排 列 ,因而 颗粒 问 
所形 成 的空 隙体 积最 小 ,适量 的液 体只 够 充满这 些 

密集 排 列 的颗 粒 空 隙 。当剪切速 度 增加 时 ,这种 密 
集排 列 的状 态被 破坏 ,产 生混 乱 的空 间结构 ,因而  增大 了间 隙体积 ,出现 了所谓扩 张 效应 。该 效应 的 

结果 将 悬浮液 中的分 散介 质包 围在 内, 自由流动 的  液体 减 少 ,阻力增 大 , 而使浆 料 的表观 粘度 增大 。 从   从 以上对 流变 性 的分 析可 以看 出:通 过 颗粒 级  配, 随着粗 颗粒 的增 多 , 料 由剪切 变稀 向 Big a 浆 n h m  型 、胀 流 型转变 。了解不 同级 配对氧 化 铝浆 料流 变  模 型变 化 的影 响规律 ,有 利于根 据 浆料 的流 变模 型  改 善成 型工 艺路 线 ,或根 据工业 条件 能够 提 供 的工  艺路 线 配制适 宜 于此路 线 的流变 模 型 的浆 料 ,以提  高 高性 能陶 瓷材 料 的可加 工性 。 由于原位 凝 固胶 态  成 型工 艺要求 使用 的模 具 为密 闭 的非孔模 具 ,可 以  推断 ,对于 呈现 C so asn流 型 的浆 料 ,在注 浆 时使 浆  料 以高 剪切速 率 流动 ,有利 于提 高浆 料 的流 动性 ,   使得 浆料 更容 易充填满 模 具 ,减 少坯 体成 型后 因模  具填 充 的不足 产生 的表 面缺 陷 。对 于呈 现 Big a n hm  型 的浆料 ,浆 料 的流动 性 与作用 于其 上 的剪 切速 率  的大 小无 关 , 因此 可 以推 断 ,在 注浆 时 ,只 要控制  好作 用在 浆料 上 的力 ,使得 剪切 应力 大 于其 屈服应  力 。对于 呈现 胀流 型 的浆料 ,在 注浆 时 ,使 作用在  浆 料 上 的力大 于其 屈服 应力 ,尽 量减 小浆 料 的剪切  速 率 ,可 以防 止浆 料 的流动 性变 差 。 同样 ,改善浆 
料 的 流变行 为 ,有助 于 真空 除泡 时促 进气 泡排 除和 
Vo u  a i   f hefn   a tce     e c as   l me r to o t   e p ri l st t   o r e i oh

图 4 不 同级 配 下 5  固 含 量 浆 料 的屈 服 应 力变 化  5
F g 4 Yil   r s  Sv l mer t   f n   a t lst  o re i .  ed s e sV   o u   i o   ep r ce   c a s   t ao i f i o p ri lsf r a i u   x d s s e so sa   es l   a t e     ro smi e  u p n i n  t h  o i c o v t d
c ntnt o e   of5   5

224 触变 性  ..

触 变 性指 在搅 动或 其 它机 械作 用 

下 ,分散体 系 的粘度 或 切力 随作 用 时 间变化 的一 种  流 变 学现象 。依 靠悬 浮 体 的流变 特性 来 实现 固化 是  原位凝 固胶 态成 型 的一种 重 要 的固化 方 式 ,胶态 振  动 注模 成 型便 是 靠浆料 的触变 性而 固化 成 型 的。   图 5为不 同级配 下浆 料 的触变 性 曲线 。图 5表  明:按 5 F 0 比例 级 配 的 氧 化 铝 浆 料 没 有 显示 出  0 5C 触 变性 ,但 随着 细颗 粒 的加 入 ,细颗 粒加 入 越 多 ,   浆 料 的触变 性越 明显 。另外 ,从 与粒 度 的关 系看 ,   当粉 体 的颗粒 中位 径 d0 1 m 左右 时,浆 料逐渐  5< “ 开 始显 示 出触 变 性 。浆料 的触 变 行 为是 一种 较为 复 
杂 的流 变学行 为 , 目前对 产 生触 变性 的原 因和机 理 

改善 浆料 固化 后坯体 的 均匀性 。   223 浆料 的屈服 应力  ..   屈服 应力 是指 物料 出现 

普遍 认 同 的观 点 有两种 :一是触 变 性 与浆 料体 系 内  部 的结构 有关 ,触变 性 的产生 是 由于体 系 内部产 生 

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图 5 不同级配下浆料的触变 性 
F g 5 T i o r p c p o ete   f a i u   i ds s e so s i.   h x to i  r p riso v ro sm xe  u p n i n  

了一种 网状 的空 间结 构,浆 料 的流 动将 引起 该结 构  发 生 变 形 [1 二 是 用 De a i- a d u V r y   1; 1 r gn L n a - ewe- j O eb e ( v ) 论解 释 【 】 v rek DL O 理   ,认 为颗 粒 体系 在 
位 能 曲线 的第 二 最小谷 区 域 内,颗 粒 间有一 定 的吸  引作用 位能 ,但 是第 二最 小谷 不是 太深 ,吸 引作 用  位 能也 不太 大 ,此时所 引起 的聚结 是可 逆聚 沉 ,所 

粉 体 所 配 的 浆料 比 5 % 的未 级 配细 颗 粒 粉体 所 配  0

浆 料 的粘度 要低 ,这是 由于 2种粉 体 的细度 不 同造 
成 的 。5 F 0 混 合 粉 体 与 2 种 氧 化 铝 原 料 粉 体  0 5C

(D- ,ws 的 中位径 均为 1   m 左右 ( 图 6右  P L1 ) .l 3x 见 上角 小 图) 。当颗粒 粒度 大 于 13x 时 ,3 粉体 的  .l  m 种 颗 粒度 分布 差 异不 明显 ,但 当粒 度 小于 1  a , .p 3 n时   级配混 合粉 体 的颗 粒粒 度 比 2种 原料粉 体 的粒度 要 
细 。值 得 注意 的 是 ,尽管 混合 粉体 较 细 ,但 混合粉 

形 成 的结构在 剪切 时很 容易被 破 坏 。 构破 坏 以后 , 结  
粒 子必 须经 过一 定时 间 ,才能 移动 到一 定 的几何 位 

置 以形 成新 的结 构 ,从而 表现 出触 变性 。影 响触 变  性 的 因素有体 系 的 固相 量 、体 系 中固体颗 粒 的大小  及 形状 等 。因为触 变性 的产生 是要 形成 网状 的空间 
结 构 ,所 以只有在 一定 高 的 固相 量 时 ,颗 粒 才 能达 

体所 配 的 5 %浆 料 的粘 度 却 比未 级 配 原 料 粉体 所  8 配 5 %浆料 的粘 度还 要低 。 0 固含 量 为 5 %级配浆 料  8 (0 5 C 在剪切速率为 10 时表观粘度 为 2 7 a , 5F 0 ) 0/ s 0 mP ?  s 比 5 %的一种 未级 配 原料 的浆 料( S的粘 度要 小 7 0 w )   倍 , 5 % 的另一 种浆 料(D -1的粘度 约小 1 倍 。 比 0 P -  1) 0   这表 明 , 原料粉 体 的颗 粒粒 度分 布进 行级 配优化 , 对   可 以明显 地减 低浆 料 的粘 度 ,并 有利 于制备 出较 高  固相含 量 的浆体 。   通 常 原位凝 固胶 态 成 型要求 浆 料 的固相 体积 含  量 至少 为 5 %, 0 剪切 速率 10s 的粘度 要小于 6 0 0/时 0 

到 互相接 触 ,才 可能形 成 一定 的空 间结 构 。较细 的 
颗粒 、 形状越 不对 称 的颗粒 ,越 有 利于 形成 空 间网 

状 结构 ,体 系的触 变性 就越 明显 。这种 观点 可解释  上述 实验 现象 。   23 级配 效果  . 图 6表 明, 固相 量 为 5 %的 5 F 0 8 0 5 C级 配混合 

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∞ J 1s s^ l  &     0 《  第3 4卷 第 8期  7  6一 d\^I 34I 等 : 颗粒 粒 度 分布 对 高 固相 含量 氧 化 铝浆 料 流 变 性 能 的影 响  琚晨  3 u  2  2  1 ● O  O   8  7    6  5   5  4  辉  3
O  5  O  5    5  O  5  O  5  O  5  O  5  O   5  O   O

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制 备 出固含 量 高达 5 %、粘 度为 2 7mP ? 的低粘  8 0   aS 度 浆料 。与 未级 配 的 2种氧化 铝粉 体所 形成 的浆 料  相 比 , 配浆 料在 5 %固含 量 下粘度 较 5 % 固含 量  级 8 0 的未级 配浆 料下 降 了 7至 1 , 0倍 大大 改善 了浆料 的  流 变性 ,适 合于 原位凝 固胶 态成 型 。  
参考文献 :  
【】 A B R   O B MI , A N YM, t 1G lat g f lmi   l L E TC GE E O J N E e a. e s n o a c i u n a [ . A C r   o , 9 17 3 : 1_ l . J J m ea S l 9 , 4()6 2 6 8 】 m c   【】 G AU E T J B A R F H G UC l R L J S a igo   r c 2  R L     A DE     , A K J    . h pn  f ea   , E c mi
g' nc mp cs dr c r m u p n i n   y e z mec t lz d ra t n   l e   o a t  i t o s s e s sb   n y   aay e  e c i s e e f o o

【 .   G r GK 19 , l6: l_2 . Jc 】 e D , 94 7()3 73 1  
【】 d R T O L Me o o f mig e mi o wdr b tmp r r  3 e GS R M . t dfr o n   r cp e y e e a e h r ca s u t
Sh a  a e/ 一 e rrt s 

id c df c lt nI】US ae t5 4 5 2 19 - 8 2 . n u e  o u i   .   t , 3 0 3 , 9 4 0 - 3 l c ao P P n   【】 L NG     V L MA N     Me o   r r aai  f e s  4 A EF A A KA NI V  t df  e rt no   n e B h opp o d

图 6 级 配 与 未 级 配 原 料 所 配 浆 料 的 流 变 性 
F g6 R e l g c l e a i u   f r i a n   x da u n   i .  h o o i a  h v o ro   i n l d mi e   lmi a b o g a
s p nson   us e i s
5 F5 C mi e   o e   t   eb mo a  SD n   oo h r 0 0   x d p wd rwi t   i d l h h P a dt   t e   w

crmi p o u t I]U  ae t5  7 0 l9 — 2 2 . ea c rd c   . SP t ,   8 8 ,  3 0 - 3   sP n l 8 9   【】 XI   hp n , A   il g H NG Y n . h   f c  fs a e 5 E Z i g Y NG J o , UA   o g T e ef t   i   e nn e o l n a dt no   udt  dg en s e g   r ea ci et nmo li   d io   nf ii a  re   rn t f   rmi n c o   udn i l yn t ho c  j i g [ . Ma r c L t l 9 , 6 l 8 -  9 . J J t S i e , 9 7 1 :  6 1 1 】 e t 2 2   【】 杨 金 龙,谢志 鹏,黄  勇.陶 瓷原位 凝 固胶态 成型 工 艺 【 】 6 A .见:史  可 顺 编 .陶 瓷 玻璃 工 业指 南 ’8 [ 】 9 C .北 京 : 中国 建 材 工 业 出 版社 ,  
l9 . 9 5 . 9 8 4 - 6  Y AN G  i l n ,XI Zhp n ,HU AN G  n .I : S-   e h n e . Jn o g E  i g e Yo g n I K s u   d  H

o dr (D L , p w es P - I ) i   e n mo a P D  a i i   WS w t t   o d l S s ds l h h mo   h m  ̄
m d  i t ( ≈1  m , e  e g r    pr h  me  e i d mee  o . ) se h   ue nt   g t o r n a a r 3 t f i i o i c
o i.   fF g 6

mP ? a 。因此 ,5 F 0 级配混 合粉 料所 配制 的浆 料  S 05C 完全 适合 于原 位凝 固胶 态成 型 的要求 。  

G ie t te Id s y o  ea c  d G a ss 8 【 】 e i : ud   o h   n u t   f C r   r mis a   l e ’ n s 9 C .B in   jg
Ch n s   i ig Ma ei l n u ty P s .  9 . 9 5 . ie eBu l n   tra  d sr   r s 1 8 4 - 6  d I e 9

【】 S T     HA E     E e t f at l p c igo   eft t n 7 MI H PA, B R R A. f c o  r c   akn  nt   lai     p ie h ir o
n   h o o y b h v o     x e d d sz d sr u i   l na s s e — a d r e l g   e a i rofe tn e   i   it b t n au i   u p n   e i o m

3 结   

论 

s n J J   ea S , 9 5 7 () l 3 _  4 . i s[ . Am C rm o l9 , 8 7 :  7 l 4 o 】 c 7 7   【】 T R   F R E R   M, O E A A e a. n u n eo   r ce 8 A IG  E R I A J F NS C     t 1If e c  f a t l     l p i   s eds iui   nc l ia po e s g o   u n J JE r ea i   i r t n o  ol d l rc s n   f lmi z tb o o   i a a[】   u  rm  . C
S c 9 8 8 2 9 2 3  o ,1 9 ,l : 4 - 5 .

() 由细 颗 粒 制 备 的浆 料 表 现 出剪 切 稀 化 行  1 为 ,随着 粗颗 粒 比例 的增加 ,浆 料逐 渐 向剪 切稠化 
行为 转变 ,依 次呈现 出 C so 型 、B n h n as n ig a1型 、   Hesh 1 uk y型 3 不 同流 变模 型 。针 对 不 同流  rc e. le B 种

【】 T R A S i h, A 9 A UT   ei iS KUR   ohs ie T US GA   b o e c AI si g , AK A WA No u , t Y h  
a . l   a t g o  l mia p wd r x u swi   i d l i   iti u   1Si c i  f u n   p s n a o e  mi tr   t bmo a   z d srb — e h se

变模 型 的浆料 ,在 注浆 工 艺上提 出了相应 的改善注 
浆效 果 的途 径 。  

t n[ .   r S   n 2 0 , 0 () 2 4 2 0 i J J a o J , 0 0 1 8 3: 5 - 6 . o 】 Ce m  c p  

【0 郑 l】

忠 . 体科 学 导论[ .北京 : 等教育 出版社, 99 4 l4 3 胶 M】 高 18. 0_ 0. _  

Z E G Z o g Itd cintC l i S i c i C i s)B i g H N   hn .nr ut    old ce e(  h ee. ei : o o o o  n n n j   n
H ih r u a i nP s .1 8 . 0l 4 3  g e  Ed c t   r s 9 9 4 — 0 . o e

()粉体 经 级配后 ,当  o 1p 时 ,浆料 呈现  2 <  m 出触 变性 ,并 且触 变性 随着 粉体 中颗 粒粒 度 的减 小 
而增 大 。   ()使用 粗 和细 颗粒 粉体 比例 为 5 : 级 配后  3 05 0

【 l C E G DCH T iorp J It C s t c, 9 7 9 l l l 1 I】 H N . x t y[ .n  o me S il 8 , : 5 - 9 . h o 】 J   【2 S OT - L R G W.  uv y f e e l dAp l dR e lg M】 1】 C T B AI     A S re  G n r     pi   h oo y[ . o a a n e  
Lo d n Pi n , 9 3 3 1 3 3  n o : t ma l 4 . 2 - 2 .


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