基于選擇性激光燒結(jié)技術(shù)3Y-ZrO2陶瓷的增材制造.pdf

1、增材制造技術(shù)以其能夠快速成型制造任意復(fù)雜形狀的三維實(shí)體，有效縮短制造周期，適于制造難加工材料等優(yōu)點(diǎn)在近十幾年獲得了迅猛發(fā)展，其中選擇性激光燒結(jié)（SLS）技術(shù)是其中的重要一員。由于SLS技術(shù)相比其它增材制造技術(shù)具有自己獨(dú)特的優(yōu)越性，其已經(jīng)在高分子、金屬材料成型方面有了很多應(yīng)用。但是，利用SLS成型陶瓷材料目前仍處研究階段，對工業(yè)生產(chǎn)生活中有巨大應(yīng)用的ZrO2陶瓷的SLS成型研究更是寥寥無幾?；?Y-ZrO2陶瓷作為重要的結(jié)構(gòu)材料和電子材

2、料在實(shí)際中具有廣泛的應(yīng)用，本文對SLS成型3Y-ZrO2陶瓷及其后處理工藝進(jìn)行了研究，并對其電學(xué)性能與力學(xué)性能進(jìn)行了表征。
　　本文第一部分對增材制造技術(shù)的含義、特點(diǎn)、分類進(jìn)行了說明，重點(diǎn)介紹了SLS的特點(diǎn)和優(yōu)勢。概述了國內(nèi)外利用SLS技術(shù)成型氧化物陶瓷的研究現(xiàn)狀，分析了利用SLS技術(shù)成型3Y-ZrO2陶瓷的意義。
　　本文第二部分對整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中3Y-ZrO2陶瓷的制備以及材料表征手段（XRD、SEM、TEM、EIS、激光

3、粒度分析等）進(jìn)行了簡要介紹和說明。
　　本文第三部分在分析納米3Y-ZrO2粉末特性和硬脂酸結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，選擇硬脂酸（SA）作為SLS成型粘結(jié)劑。采用有機(jī)溶劑沉淀法制備了SA-ZrO2復(fù)合粉末，探討了制備過程中硬脂酸溶劑的選擇問題，最終選擇甲醇作為有機(jī)溶劑，制備出近球形復(fù)合粉末顆粒。
　　本文第四部分采用SA含量為60 vol.％的復(fù)合粉末進(jìn)行SLS成型，并對粉末性能、預(yù)熱溫度以及激光功率、掃描速度、掃描間距、粉層層厚等

4、SLS工藝參數(shù)對3Y-ZrO2生坯性能的影響進(jìn)行了分析。通過對工藝參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，最終獲得一組最優(yōu)參數(shù)：激光功率P=5.5W，掃描速度v=1500mm/s，掃描間距s=0.15mm，粉層層厚l=0.13mm。最優(yōu)參數(shù)成型出的生坯質(zhì)量較好，可以滿足后處理對強(qiáng)度的要求。
　　本文第五部分針對SLS成型3Y-ZrO2生坯孔隙較多，強(qiáng)度較低，采用冷等靜壓（CIPI）、脫脂、二次冷等靜壓（CIPII）、高溫?zé)Y(jié)等后處理工藝提高制件的致密性和強(qiáng)

5、度。通過后處理使SLS成型3Y-ZrO2生坯致密性和強(qiáng)度有了很大提高，最終可獲得密度為94%以上的3Y-ZrO2陶瓷。
　　本文第六部分采用交流阻抗譜（EIS）和彎曲強(qiáng)度對SLS成型3Y-ZrO2陶瓷（1550℃高溫?zé)Y(jié)處理）的電學(xué)性能和力學(xué)性能進(jìn)行了表征，并與傳統(tǒng)壓片燒結(jié)制得的3Y-ZrO2陶瓷進(jìn)行了比較。由于相同燒結(jié)條件下，SLS成型所得3Y-ZrO2陶瓷的致密性較傳統(tǒng)成型ZrO2陶瓷要低，因此前者成型出的3Y-ZrO2陶瓷的