面曝光成型薄壁陶瓷BASE管的新型制造方法研究

β"氧化铝陶瓷固体电解质管(Beta alumina solid electrolyte tube,BASE管)是高温热电转换器能量转换的关键部件.开展了薄壁BASE管的面光源光固化结构成型及其转相工艺研究:开发和制备了体积分数为45％的专用陶瓷浆料,通过浆料光固化性能和曝光参数的试验研究,确定了合适的面曝光成型打印参数;通过素坯的热重曲线分析,建立了脱脂和烧结工艺路线.通过EDS元素分析,烧结后样品仅有Al、O、Zr三种元素;烧结后样品致密度为95.3％,弯曲强度为(352.0±37.5)MPa.以Na2O为钠源开展的转相工艺研究,发现在1 100℃、1 200℃、1 300 ℃、1 400 ℃和1 500 ℃五个温度时转相均有β"-Al2O3的生成,且1 500℃时β"-Al2O3生成量为80.5％,其电导率为7.83×10-3S/cm(450℃).研究了转相对样品致密度、弯曲强度和尺寸精度的影响,发现转相会造成样品致密度的下降.研究表明了面曝光成型技术具有制造薄壁BASE管的可行性,为BASE元件和低成本快速制造Na+电池和碱金属热电转换器提供新的制造手段.