论文部分内容阅读
本文以研究液相介质干燥注凝坯体为目的，以商用Al2O3粉体为原料，利用Zeta电位实验、沉降实验、粘度试验研究了pH值、分散剂加入量、固相量以及球磨条件对浆料悬浮稳定性和流动性的影响，制备了高固低粘的纳米Al2O3浆料。注凝脱模后分别利用热空气（温度40℃，湿度RH60%）与液相介质聚乙二醇溶液（PEG溶液）对湿坯进行干燥，对二者干燥效果做了比较，探讨了液相介质干燥注凝坯体干燥机理，建立了干燥模型，利用ANSYS有限元分析软件对干燥过程做了模拟，最后研究了干燥因素对干燥过程以及干燥坯体微观结构的影响。结果表明：在浆料固相量一定的条件下，存在最佳pH值与分散剂加入量使浆料达到最低粘度值，通过对工艺参数的优化在pH值为10、分散剂加入量为0.28wt.%、球磨时间为12h的工艺参数下制备了固相量40vol.%、粘度仅为34.62mpa·s的氧化铝浆料。以固相量为35vol.%的注凝坯体为研究对象，通过比较发现液相介质干燥法不仅具有较快的干燥速率，并且干燥介质与坯体接触更为均匀，能有效释放残余应力减少变形。在液相介质干燥过程中，注凝坯体表层水分主要在渗透压、坯体收缩和毛细驱动的作用下向液相介质中迁移，坯体内部的水分则是在水分浓度梯度的作用下向表层扩散，在整个过程中水分干燥速率受扩散作用限制。根据单向干燥实验所得实验结果，利用菲克扩散模型在非稳态扩散时的解求得于20wt.%PEG10000干燥剂中干燥的坯体（高度20mm，直径10mm）内部水分传质系数为0.576×10-9m2/s，通过ANSYS分析软件模拟干燥过程，所得模拟曲线能够较好地预测实际干燥过程，误差在10%之内。对干燥因素的研究表明：液相介质浓度、PEG分子量、粉体粒径以及干燥温度的增加都将加快干燥速率，而坯体固相量的增加会降低干燥速率，相应的干燥因素的改变也会对坯体内部微观结构产生影响。