D0I:10.13374/j.issn1001-053x.1997.06.015 第19卷第6期 北京科技大学学报 Vol.19 No.6 1997年12月 Journal of University of Science and Technology Beijing Dec.1997 二氧化锆与不锈钢混合粉末的 挤压成形特性 * 谢建新陈京平 刘慧男 北京科技大学材料科学与工程学院，北京100083 摘要研究了在二氧化结与不锈钢的混合粉末中加人粘结剂时的挤压成形特性，并着重考察了 混合粉末的可挤压上限条件，所用粘结剂为水溶性羟丙基甲基纤维素(HPM©和水.结果表明，混 合粉末的可挤压上限成分（质量分数）随不锈钢粉末含量的增加而上升，当不锈钢粉末含量（体积 分数)为70%~90%时达到最大；粘结剂中HPMC的质量分数以10%为宜. 关键词复合材料，梯度功能材料，粉末挤压，可挤压性 中图分类号TB33,TB39,TG37 未来多次往返式载人宇宙飞船（航天飞机）要求其发动机燃烧器具有可多次反复使用和 长时间工作的能力，因而用作燃烧器的材料既要具有良好的结构加工性，又要具有优秀的耐 高温、耐氧化、耐热冲击和耐热疲劳性能.单一材料很难满足这样的使用要求.采用合适的技 术与工艺将金属与陶瓷复合在一起，使耐高温的一侧为陶瓷，需要结构加工性的一侧为金属， 是解决上述问题的较理想的方法之一.金属与陶瓷的复合方法有镀层法（如CVD,PVD法） 自蔓延燃烧合成法(SHS法)等，但因镀层厚度或界面结合等问题，均难以满足上述高温燃烧 器的使用要求，为此，作者等人提出了金属一陶瓷多层复合化设计思想与成形方法)，本文介 绍了这一设计思想，探讨了多层复合管制备中的最基本问题，即二氧化锆与不锈钢混合粉末 的挤压成形特性，着重考察了混合粉末的可挤压上限条件， 1高温燃烧器材料设计 考虑到高温燃烧器内外表面具有很高的温度落差(1000~1500℃)，而且需要具有优秀 的耐热冲击和耐热疲劳性能，可以将燃烧器壁材料设计成如图1所示的结构).其中需要耐高 温的内侧为陶瓷，要求结构加工性的外侧为金属，并在内外层之间加上若干过渡层，以减缓金 属层与陶瓷层间的热应力，提高其耐热冲击和耐热疲劳的性能， 采用常规的方法直接制备图1所示的多层复合管是十分困难的.作者等人提出了以金属 与陶瓷粉末为原料，在粉末中加人粘结剂，通过混合→压制挤压坯·多坯料挤压一次直接制 取多层复合管坯2！→脱脂→烧结等工艺，最后获得金属一陶瓷多层复合管的新方法.综合 1997-09-05收稿第一作者男39岁教授 ◆国家自然科学基金及国家教委博士学科点专项基金资助项目第 卷 第 期 年 月 北 京 科 技 大 学 学 报 】 二氧化错 与不锈钢混合粉末 的 挤压成形 特性 谢建新 陈京平 刘 慧男 北京科技 大学材料科学与工程 学 院 ， 北京 摘要 研究 了在二 氧化错 与不 锈钢 的混合粉末 中加人粘结剂 时的挤压成形 特性 ， 并 着 重 考察 了 混合粉末 的可挤压上 限条件 所用 粘结剂为水溶性轻丙基 甲基纤维素 和水 结果表明 ， 混 合粉末 的可挤压上 限成分 质量分数 随不锈钢粉末含量 的增加而 上 升 ， 当不锈钢粉末含量 体积 分数 为 一 时达到最大 粘结剂 中 的质量分数以 为宜 关键词 复合材料 ， 梯度功能材料 ， 粉末挤压 ， 可挤压性 中图分类号 ， ， 未来多 次往返 式 载人宇宙 飞船 航 天 飞机 要 求 其发 动 机燃 烧器 具有 可 多 次反 复使用 和 长 时 间工 作 的能力 ， 因而 用 作燃 烧器 的材 料 既要 具 有 良好 的结构加 工性 ， 又要 具有优 秀 的耐 高温 、 耐 氧 化 、 耐 热冲 击 和 耐 热疲 劳性 能 单一 材料很 难 满足 这 样 的使 用要 求 采 用合适 的技 术与工 艺将金 属 与陶瓷复合在 一起 ， 使耐 高温 的一 侧 为陶瓷 ， 需 要 结构加工性 的一侧为金属 ， 是解 决 上 述 问题 的较理想 的方法 之 一金 属 与 陶瓷 的复合方 法 有镀层 法 如 ， 法 、 自蔓延 燃烧合成法 法 等 ， 但 因镀层 厚度 或界 面 结 合等 问题 ， 均 难 以 满 足 上 述 高温燃 烧 器 的使用要 求 为此 ， 作者等人提 出 了金 属一陶瓷多层 复合化设计思 想 与成形 方法 川 本文介 绍 了这 一设计思 想 ， 探讨 了多 层 复合管制备 中的最基 本 问题 ， 即二 氧化错 与不 锈钢混 合 粉末 的挤压成形 特性 ， 着重 考 察 了混合 粉末 的可挤压上 限条件 高温燃烧器材料设计 考虑 到 高温 燃烧器 内外 表 面具 有很 高 的温 度 落差 一 ℃ ， 而 且 需 要 具有 优秀 的耐 热冲击和 耐热疲劳性 能 可 以 将燃烧器壁 材料设计成如 图 所示 的结构川 其 中需 要 耐 高 温 的 内侧为陶瓷 ， 要 求结构加工性 的外侧为金 属 ， 并在 内外层 之 间加上 若干过 渡层 ， 以减缓金 属层 与陶瓷层 间的热应力 ， 提 高其耐 热冲击和 耐热疲 劳 的性 能 采用 常规 的方 法 直 接制备 图 所示 的多 层 复合 管是 十分 困难 的 作者等人提 出了 以金 属 与陶瓷 粉末 为 原料 ， 在 粉 末 中加 人 粘结 剂 ， 通 过 混 合 压 制 挤 压 坯 多 坯 料挤 压 一 次直 接 制 取 多 层 复合管坯 卜 脱 脂 烧 结 等 工 艺 ， 最 后 获得 金 属一陶瓷 多 层 复 合管 的新 方 法 综合 一 一 收稿 第一作 者 男 岁 教 授 国家 自然科学基金及 国家教 委博士 学科 点专项 基金 资助 项 目 DOI ：10．13374／j ．issn1001－053x．1997．06．015