论文部分内容阅读
运用粉末挤压成形制备蜂窝体具有重要的工业和科研价值,针对蜂窝体的结构特点,国内外学者有广泛的研究。本文对高岭土陶瓷蜂窝的制备和成形机理展开研究,配置了适合挤压成形的高岭土喂料体系,运用毛细管流变仪测试了喂料的流变性和粘度系数,结果显示喂料属于假塑性非牛顿流,由此确定了喂料的流体本构模型。针对蜂窝结构的直通孔特点,运用CAD软件初步设计了用于蜂窝体挤压成形的模具及相关设备,整套挤压装置由挤压杆、料筒、模具、模套底座、支撑杆及底盘组成。其中挤压模具为一体化结构,由整块材料加工而成,上部为均匀分布的进料孔,下部为等距分布的成形柱。基于计算流体动力学知识,结合高岭土陶瓷的喂料本构,运用三维流体有限元软件POLYFLOW对喂料在模具内的流动过程进行数值模拟。观察喂料在模腔内的流动行为及特点,分析喂料在模腔内的压力场、速度场及流动形状,评估了挤压模具构造对蜂窝体成形质量的影响,结合系列数值模拟结果,优化确定了模具进料孔的分布、成形柱的排列和模芯与模套的结合等因素,设计出合适的挤压装置方案。依据最终模具设计方案,加工蜂窝挤压模具等装置,运用挤压成形装置开展挤压成形实验。通过对比系列挤压成形实验得到的产品与数值模拟的结果,验证模具装置设计的合理性。通过实验分析了不同的喂料配比和挤压速率对蜂窝结构成形效果的影响,总结出适宜的配料比方案和挤压速率。将挤压成形实验得到的蜂窝坯体放置于真空干燥箱进行干燥,通过观察蜂窝坯体外形的变化得到适宜的干燥温度和时间。最后将干燥后的坯体放入微波烧结炉中进行烧结实验,通过烧结实验结果分析烧结温度、保温时间、升温速率对高岭土陶瓷蜂窝结构的影响和作用,得到适宜的烧结工艺温度变化曲线。