陶瓷能够作为优良的结构材料,可归因于其拥有一系列卓越的性能,如机械强度高、硬度高、化学稳定性好、耐磨性好等。然而,陶瓷在生产时有一个致命的缺点,即烧结密实化过程中会产生一定的固有线性收缩来消除孔隙,一旦收缩不均匀就会引起陶瓷的尺寸偏差、变形和开裂等问题,这极大的限制了陶瓷在大尺寸、复杂形状部件等方面的进一步应用。低收缩陶瓷可以做到在制备过程中尺寸仅发生微小的变化,不仅能够提高产品的成品率,而且能够降低加工成本,在尺寸要求严格的产业领域有着良好的应用前景。因此,对低收缩陶瓷的研究引起了广大学者的关注,同时也成为了陶瓷发展的重要方向。为了能够制备出性能卓越的低收缩氧化铝陶瓷,本文首次将预烧粉填充法和Isobam基凝胶注模成型工艺相结合。我们首先对氧化铝-Isobam基凝胶注模成型工艺进行了优化,因为当悬浮体固相含量较高时,仅Isobam达不到理想的分散效果,因此选择羧酸来辅助分散。通过研究悬浮体Zeta电位、粘度和湿坯的屈服应力、弹性模量,从各种羧酸中发现了有效降低粘度并对湿坯凝胶强度影响最小的添加剂。结果表明,当取用0.5 wt%Isobam、0.04 wt%的邻苯二甲酸(PA)和0.03 wt%的二水合草酸(OA)配制固相含量为54vol%的悬浮体时,可得到抗弯强度和韦伯模量分别为448±44 MPa和12.1的氧化铝陶瓷。其次是对预烧氧化铝粉的制备与性质进行了研究。由于预烧粉在低收缩氧化铝陶瓷制备中有极其重要的作用,因此优化预烧氧化铝粉的制备工艺具有重要意义。通过研究预烧氧化铝粉的收缩率、球磨时间和微观形貌,确定了制备预烧氧化铝粉的最佳工艺。结果表明,有效的烧结保温时间和球磨时间分别为0.5 h和48 h。最后是对低收缩氧化铝陶瓷的制备与性质进行了研究。通过分别研究预烧氧化铝粉的添加量和预烧温度对悬浮体粘度、烧结体力学性能和微观结构的影响,确定了最佳的添加量和预烧温度。结果表明,在预烧氧化铝粉的预烧温度和添加量分别为1600°C和60 wt%的条件下,配制固相含量为58 vol%的悬浮体时,可得到抗弯强度为294.5±33.0MPa、线收缩率为7.79%以及致密度为91.5%的低收缩氧化铝陶瓷。综上所述,本文的研究成果拓宽了Isobam在高固相含量悬浮体中的使用范围,为低收缩陶瓷的深入研究和应用奠定了基础,提供了新思路和新方法,为大尺寸复杂形状陶瓷的产业化提供了新途径。