3D打印硬质合金:光固化打印前驱体间接制备 |
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引用本文: | 王新宇,冯艳,昝秀颀,时凯华,舒军,廖军,彭超群,王日初,什洛莫·马格达西,王小锋.3D打印硬质合金:光固化打印前驱体间接制备[J].中国有色金属学报,2023(4):1063-1073. |
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作者姓名: | 王新宇 冯艳 昝秀颀 时凯华 舒军 廖军 彭超群 王日初 什洛莫·马格达西 王小锋 |
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作者单位: | 1. 中南大学材料科学与工程学院;2. 中南大学粉末冶金国家重点实验室;3. 自贡硬质合金有限责任公司研发中心;4. 耶路撒冷希伯来大学卡萨利应用化学中心 |
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基金项目: | 湖南省自然科学基金资助项目(2020JJ4729); |
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摘 要: | 为了实现3D打印硬质合金的目的,本文提出了一种基于光固化3D打印硬质合金的方法,即以钨盐和钴盐为原料,并借助光辐照聚合,光固化打印硬质合金前驱体坯体,再通过后处理—高温还原/碳化并烧结致密化为硬质合金。采用流变仪、紫外分光光度计、同步热分析仪和XRD衍射仪等研究了墨水的紫外流变性能和稳定性,分析了前驱体的转变过程,探究了钨盐/有机物摩尔比对高温后处理产物的影响规律,最终获得了蜂窝结构的3D打印硬质合金部件。结果表明:优化的墨水配方中,当水/丙烯酸质量比为2.5、偏钨酸铵溶解度为100%以下时,TPO和PEGDA的加入量为溶剂质量的2%。在高温后处理过程中,3D打印硬质合金前驱体内的盐和有机物发生分解、还原和碳化等一系列反应。偏钨酸铵首先分解为氧化钨,再在氢气气氛下被还原为纯钨,然后与有机物分解产生的碳源依次发生碳化反应,转化为W2C和WC。当钨盐/有机物摩尔比低于0.85时,高温后处理产物为纯WC相。最终获得3D打印蜂窝结构的硬质合金,此合金结构完整、表面光滑,主要物相为WC和Co。
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关 键 词: | 3D打印 硬质合金 光固化 碳化钨 水基墨水 |
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