3D打印成型制備氧化鋁陶瓷材料的研究.pdf

1、新型結(jié)構(gòu)陶瓷材料由于具有高強(qiáng)度、高硬度、耐腐蝕、耐高溫等優(yōu)異性能而被廣泛使用在各個(gè)領(lǐng)域，但是其本身硬而脆的特性使其普通加工成形異常困難。3D打印工藝，是以計(jì)算機(jī)3D模型為藍(lán)本，通過(guò)計(jì)算機(jī)軟件的分層離散以及數(shù)控成型系統(tǒng)，運(yùn)用熱熔噴嘴、激光束等方式將塑料、陶瓷粉、金屬粉等逐層依次進(jìn)行堆積粘結(jié)，進(jìn)而制造出近凈成型的產(chǎn)品實(shí)物。它的出現(xiàn)使陶瓷和陶瓷基材料的直接快速成形和無(wú)需加工或少加工成為可能。
　　本文采用3D打印技術(shù)制備氧化鋁陶瓷制件并

2、燒結(jié)，測(cè)定其密度、孔隙率、線性收縮率、抗彎強(qiáng)度、維氏硬度，并采用掃描電鏡對(duì)材料的斷口形貌進(jìn)行分析，探討了不同混料方式和添加不同含量的粘結(jié)劑馬鈴薯糊精對(duì)氧化鋁陶瓷制件的成型性及顯微組織、物理性能和力學(xué)性能的影響，并嘗試金屬熔滲。研究結(jié)果表明：
　　(1)將平均粒徑為2.01μm的氧化鋁粉末與添加劑馬鈴薯糊精混合得到的原料可在ZPrinter310型3D打印成型系統(tǒng)上，實(shí)現(xiàn)快速、小批量、單獨(dú)制成氧化鋁基陶瓷坯件。于空氣中經(jīng)1650℃燒

3、結(jié)4 h后能夠具有一定的力學(xué)性能的氧化鋁多孔陶瓷。
　　(2)干混法制取3D打印原料工藝簡(jiǎn)單、耗時(shí)短，可以快速得到3D打印原料，當(dāng)馬鈴薯糊精相對(duì)含量到達(dá)15％、20%時(shí)具有一定的成型性，其中馬鈴薯糊精相對(duì)添加量為15%時(shí)，其打印制件具有較好的微觀形貌及性能，燒結(jié)前團(tuán)粒粒徑平均，孔隙少，分布較為均勻，燒結(jié)后能夠形成大面積燒結(jié)體，在X軸、Y軸以及Z軸方向上的燒結(jié)收縮率分別為18.55%、17.61%和17.28%，密度1.97g/cm

4、3，孔隙率43.55%，抗彎強(qiáng)度41.01MPa，硬度約為100HV。
　　(3)濕混法制取3D打印原料，當(dāng)馬鈴薯糊精相對(duì)含量到達(dá)15%時(shí)具有良好的成型性，其打印制件具有良好的微觀形貌及較高的性能，燒結(jié)前團(tuán)粒粒徑平均，孔隙少，分布均勻，燒結(jié)后能夠形成大面積連續(xù)網(wǎng)狀燒結(jié)體，在X軸、Y軸以及Z軸方向上的燒結(jié)收縮率分別為18.03%、17.91%和17.68%，在三個(gè)方向上燒結(jié)收縮差異最小，僅為0.35%，密度2.02g/cm3，孔隙率