金属/陶瓷粉末3D打印技术及其应用

3D打印技术以数字化、网络化、个性化、定制化特点被认为将推动第3次革命技术,金属/陶瓷粉末构件的3D打印技术是目前先进制造技术的重要发展方向。主要介绍了3D打印成形金属/陶瓷粉末技术及其在航空航天等领域的应用现状和展望;详述了3D打印用金属粉末制备方法及不同工艺下粉末的特点及适用范围,进而综述了3D打印用金属粉末设备的工作原理。最后,对该方向的研究进展进行总结,并对其发展前景和主要发展方向进行展望。     

基于光固化技术增材制造陶瓷和金属的研究进展

增材制造是目前极具发展潜力的前沿技术之一。光固化增材技术作为增材制造的一个分支,具有高效、低能耗和成型精度高等优点,可解决传统工艺制备复杂结构金属和陶瓷存在的周期长、加工困难和成本高等问题,具有良好的经济和技术优势。光固化成型致密/多孔氧化物陶瓷已被广泛开发,并成功应用于微电子组件、光子晶体和骨科植入物等领域,但光固化非氧化物陶瓷和金属材料的应用基础理论和成型技术还未十分成熟,适宜于光固化工艺的陶瓷和金属浆料的制备仍面临很多挑战。本文综述了光固化增材制造氧化物陶瓷、非氧化物陶瓷和金属材料的研究进展,从浆料制备、光固化成型和后处理三个阶段分析了光固化增材制备三种材料的主要技术难点和可能的解决方案,最后指出了光固化陶瓷和金属材料的未来发展方向。     

金属/陶瓷粘着功的热力学预测模型

首先对液态金属/陶瓷体系进行了分类,然后针对非反应体系和反应体系分别系统综述了液态金属/陶瓷体系粘着功热力学模型的发展、适用的条件以及存在的问题,最后展望了液态金属/陶瓷体系粘着功今后的理论研究。     

木陶瓷/金属复合材料的研究现状

总结了木陶瓷/金属复合材料及其预制体模板的制备机理和制备方法的研究现状;详细介绍了木陶瓷/金属复合材料的力学性能、热学性能、阻尼性能和摩擦学性能及其应用等方面的研究成果;探讨了木陶瓷/金属复合材料的发展前景及当前存在的问题;最后提出了一种以麻纤维织物为模板材料制备纤维织物遗态陶瓷/金属复合材料的新思路.     

基于快速成型技术的陶瓷零件无模制造

概述了几种近几年发展起来的陶瓷零件快速成型技术,着重介绍了它们的原理及应用于陶瓷零件制造的研究现状,比较分析了各种快速成型技术的优缺点及在产业化应用中存在的问题,并对今后该技术的发展进行了展望.     

利用微波技术制造的金属－陶瓷复合材料

一项利用美国宾夕法尼亚州立大学开发的微波工艺，在MCubed工艺公司（MCT）被用来加工金属－陶瓷复合材料。在几秒钟内，高质量的材料即可制成。     

定向金属氮化法制备AlN/Al陶瓷基复合材料研究进展

介绍了氮化铝的结构和性能,并回顾了国内外采用定向金属氮化法制备AlN/Al陶瓷基复合材料的研究成果,详细探讨了合金成分和预形体对AlN/Al陶瓷基复合材料显微结构和生长的影响.指出工艺和显微结构优化、新型复合材料开发是定向金属氮化法制备AlN陶瓷材料的发展方向.     

陶瓷-金属复合材料在防弹领域的应用研究

陶瓷-金属复合材料具备高硬度、高强度、高韧性以及低密度的优点,已被广泛应用于防弹领域.介绍了几种陶瓷-金属复合装甲形式及其相应特点,重点论述了陶瓷-金属功能梯度装甲的研究进展,并对其前景和当前的工作重点进行了讨论.     

金属/陶瓷界面的第一原理热力学研究

系统地阐述了用于金属/陶瓷界面稳定性研究的第一原理热力学方法.首先介绍了第一原理热力学方法的理论基础,在第一原理计算中引入了化学势的概念,通过连接能把第一原理计算值与热力学参数(活度,气体偏压)连接起来,构成了第一原理热力学计算的基本理论基础.其次给出了第一原理热力学方法用于金属/Al2O3界面研究的具体例子,如Ni/Al2O3的界面结构稳定性与环境变量活度、氧偏压和化学势差之间的定量关系,进一步阐述该方法的有效性.     

陶瓷连接技术及其应用

金属与陶瓷的连接逐渐成为现代制造业中重要的加工手段,连接技术的发展使陶瓷材料可以与传统的金属材料组合使用,并且二者可以互相弥补彼此的不足。此外,由于使用环境越来越苛刻,对连接接头的耐高温性能以及机械性能均提出了更高的要求,因此更加需要大力发展连接工艺。介绍了几种主要的陶瓷连接技术,包括活性金属钎焊、高温活性钎焊、超声辅助陶瓷连接、反应空气钎焊、玻璃连接、过渡液相连接和部分过渡液相连接,对各种陶瓷连接技术的机理进行了相应阐述,同时对缓解陶瓷/金属连接接头残余应力常用的中间层法进行了重点论述。最后,对近年来陶瓷连接技术和发展趋势以及应用做出了展望。     

Stereolithography for Manufacturing Ceramic Parts

Among the different rapid prototyping technologies, solid freeform fabrication (SFF) is the most suitable for ceramics. Here a stereolithographic technique is presented that allows the usage of pastes composed of ceramic particles dispersed in a photocurable resin for the fabrication of alumina pieces. They exhibit a similar flexural strength than alumina parts made by classical techniques like pressing.     

Rapid Tooling Die Cast Inserts Using Shape Deposition Manufacturing

Solid Freeform Fabrication (SFF) platforms such as stereolithography have successfully created rapid tooling injection molding inserts to produce plastic parts. However, the rapid tooling of viable aluminum die casting inserts presents more challenges because of the high pressures and temperatures associated with aluminum die casting. The objective of this research was to optimize the Shape Deposition Manufacturing (SDM) process to produce die cast inserts. SDM is a SFF process which can produce fully dense metal structures with Computer Numerical Control (CNC) accuracy. SDM laser-based metal deposition of tool steel powder was optimized for material properties by a Taguchi based design of experiment utilizing the process parameters of laser power, laser scanning rate, and powder feed rate. An insert was created using the optimized settings and run in a 600 ton die cast machine. The insert was used in the “as deposited” condition without any heat treatments. Over 150 aluminum pieces wsre produced without any signs of insert wear or fatigue.     

快速模具网络化制造服务平台的研究与开发

本文提出并建立了快速模具网络化制造服务平台。该平台以快速发展的计算机网络和信息技术为支撑工具，通过在远程用户、服务中心和协同制造企业建立一个协同生产制造的环境，实现制造资源的共享和技术资源的优势互补，缩短了模具的生产制造周期。众多的案例研究表明该系统对提高中小企业新产品的快速开发具有很大的潜能。     

陶瓷材料的选区激光烧结快速成型技术研究进展

阐述了陶瓷材料选区激光烧结技术的原理、工艺和特点，着重分析了粉体预处理、激光烧结参数以及坯体后处理等工艺因素对制件精度和性能的影响，还介绍了该技术目前的应用状况以及潜在的应用领域，最后对该项技术研究和发展的趋势作了展望，指出选区激光烧结技术有可能成为本世纪最主要的陶瓷材料成型工艺之一。     

微弧氧化陶瓷层对铝基快速模具材料性能的影响

研究了微弧氧化(MAO)技术对铝基快速模具进行表面改性的问题。针对金属型铸造用模的特殊要求,主要对MAO表面改性层的热疲劳性能以及表面改性层对熔体流动性的影响进行了的研究。结果表明,经过MAO处理的模具型腔对提高熔体充型能力有利,且表面改性层厚度越厚,熔体流动性越好。热疲劳性能试验表明MAO表面改性层比一般涂料涂层热疲劳循环寿命延长了许多。     

基于光固化增材制造技术的陶瓷成形方法

目的 利用光固化增材制造技术成形复杂形状陶瓷零件。方法 以光敏树脂和陶瓷粉体混合得到氧化铝和氧化硅陶瓷浆料,浆料固体含量体积分数均超过55%。采用基于数字光处理技术的光固化增材制造设备,设计了一种栅栏式刮刀,可实现打印过程中高固含量浆料的均匀涂层和搅拌。光源波长为405 nm,面光源像素尺寸为50 μm,最小分层厚度为10 μm。在5 mW/cm2光强下分层曝光,分析在不同粉体的浆料固化性能,得到陶瓷坯体,经过脱脂烧结,完成陶瓷成形。结果 氧化硅浆料的透光性明显强于氧化铝浆料,氧化铝浆料的临界曝光强度更容易引发固化反应,测试件最小壁厚为0.2 mm,最小可成形孔为0.1 mm,并对氧化铝齿轮、螺钉、镂空摆件及氧化硅陶瓷型芯等复杂结构的陶瓷零件进行了验证。结论 基于光固化成形的增材制造可以实现高精度的复杂陶瓷零件成形,对拓展陶瓷成形方法具有重要意义。     

胶态无模快速成形陶瓷制件的应用及发展趋势

胶态无模快速成形陶瓷制件由于具有成形精度高、可机械加工能力好、能够制备大尺寸,复杂形状陶瓷制件等特点而备受关注。本文综述了近年来发展迅速的几种陶瓷胶态无模快速成型技术。着重介绍了各种技术的成形原理和方法、工艺过程及研究现状等,通过比较分析了不同快速成型制造技术在陶瓷零件制造中的特点及其存在的问题,对于陶瓷零件成形时不同成形技术的选择提出了一些参考意见,并结合课题组研究成果展望了胶态成形的发展趋势。     

基于 RE / RP / RT 技术人工骨的快速成形

介绍人工骨的数字开发流程,阐述各种快速成形技术(RP)在医学上的应用。通过医学三维重构软件MIMICS对部分头骨进行三维实体重构,并利用FDM快速成形工艺进行快速成形,以RP成形件为母体进行快速硅橡胶模的开发。实践证明,应用数字制造技术为修复体等医学产品制作提供了一种有效提高临床治疗效果和修复美学效果的方法。