陶瓷材料成形工艺研究新进展

陶瓷制造经历了数千年的历史，当前阻碍陶瓷材料进一步发展的关键之一是成形工艺技术没有突破。笔者介绍了胶态成形、固体无模成形工艺及气态成形，对上述工艺的原理、工艺过程及特点进行比较，提出了陶瓷成形工艺的关键问题。并介绍了水基非塑性浆料的注射成形新工艺。     

陶瓷原位凝固胶态成形基本原理及工艺过程

陶瓷原位凝固胶态成形方法是制备净尺寸复杂陶瓷部件最具应用前景的方法，笔者主要介绍凝胶注模成形、温度诱导絮凝成形、胶态振动注模成形、直接凝固注模成形和快速凝固注射成形的基本原理及工艺过程，并展望了原位凝固胶态成形的工艺将会给传统硅酸盐工业带来成形工艺的巨大变革。     

陶瓷FDM快速成形技术的应用

数字技术和快速成形技术在陶瓷生产中的应用越来越广泛,快速成形技术可用于设计方案验证、快速制模、快速制造等。本文阐述了数字技术和快速成形技术在陶瓷设计中的应用特点,并以熔融沉积快速成形为例,阐述了数字技术和快速成形技术在陶瓷设计中的应用过程,并运用一个典型的应用实例加以分析说明。     

陶瓷材料的胶态原位成型技术

生产成本高、稳定性低和可重现性差一直都是特种陶瓷材料商业化的主要障碍 ,理想的解决方法就是净尺寸成形技术 ,在成形大型复杂零件的同时仍能保证高的产品质量。近十年来 ,新发展起来的胶态原位成形技术因工艺设备简单 ,成本低廉 ,制品组分均匀 ,缺陷少 ,强度高 ,且易于成形复杂形状零件等优点 ,得到了国内外人士的关注 ,并已得到了大量的实际应用。[1～ 3 ] 它们是 :注射成形、直接凝固注模成形和注凝成形亦称凝胶注模成形。1　陶瓷的注射成形技术1.1　技术简介注射成形是将陶瓷粉料与热塑性树脂等有机物混练后得到混合料 ,在注射机上于…     

陶瓷材料成形工艺的研究新进展

当前阻碍陶瓷材料进一步发展的一个关键就是成形工艺技术没有突破。本文介绍了胶态成形、固体无模成形工艺及气态成形工艺,对上述工艺的原理、工艺过程及特点进行了比较,提出了陶瓷成形工艺的关键问题,并重点介绍了水基非塑性浆料的注射成形新工艺。     

陶瓷材料选择性激光烧结/熔融技术研究与应用现状

选择性激光烧结(SLS)/熔融(SLM)技术作为增材制造技术的重要分支,在成形复杂结构件、缩短零件加工时间和降低成本等方面展现出巨大优势,而陶瓷作为极具应用潜力的材料,在汽车、医疗及航空航天等领域发挥巨大的应用前景.采用SLS/SLM成形陶瓷材料,在弥补和克服传统加工工艺不足的同时为陶瓷零件的制造提供了新的思路.本文从材料、成形质量及性能等方面详细综述了国内外陶瓷材料SLS/SLM技术发展状态和研究水平,对比不同陶瓷材料,重点针对氧化锆、氧化铝成形特点及面临的问题进行阐述,阐明了目前陶瓷SLS/SLM成形中存在的亟待解决的关键性问题,并深入分析了SLS/SLM成形工艺参数如粉末粒度和形貌、激光能量密度、扫描速度、温度场及后处理工艺对SLS/SLM成形件质量和性能的影响作用.     

基于浆料的陶瓷增材制造技术制备多孔陶瓷研究进展

多孔陶瓷因将多孔结构引入到陶瓷材料中而具备体积密度低、比表面积高、导热系数低、耐高温、耐腐蚀等特点,在催化过滤、生物支架、保温隔热、轻质结构部件等方面具有广泛的应用。多级孔陶瓷有效整合了多种孔结构带来的性能优势,实现了材料在同等体积水平的功能最大化,成为多孔陶瓷的发展趋势,然而其制备仍存在巨大挑战。陶瓷增材制造技术突破了传统陶瓷成形工艺需要特定模具且成形精度低的限制,仅通过层层连接的方式即可成形各种复杂形状、高精度陶瓷材料。打印前原材料形式包括粉体、块材、线材和浆料,其中基于浆料的陶瓷增材制造技术结合了陶瓷增材制造技术及胶态成形工艺的优势,不仅有利于复杂组分之间均匀混合,还为构建亚微米甚至纳米级别孔结构,实现复杂形状、精细结构多级孔陶瓷的制备提供了条件。首先概述了5类以浆料形式进行打印的陶瓷增材制造技术,包括立体光固化技术、数字光处理技术、双光子聚合技术、喷墨印刷技术以及浆料直写成形技术。进一步系统分析了基于浆料的陶瓷增材制造技术与现有多孔陶瓷制备工艺结合制备多级孔陶瓷的研究现状。最后,对基于浆料的陶瓷增材制造技术制得多孔陶瓷的具体应用及发展方向进行了分析与展望。     

陶瓷器件的快速原型制造技术

简要介绍了快速原型制造技术的发展历史和特点,对复杂结构陶瓷器件快速成形技术,如分层实体制造、熔化沉积造型、选取激光烧结、三维印刷、喷墨打印等工艺和特点进行了评述.并讨论了目前存在的问题及快速原型制造技术在陶瓷领域的发展方向.     

陶瓷基复合材料胶态成形工艺研究进展

重点介绍了几种主要陶瓷基复合材料胶态成形工艺，包括注浆成形、注射成形、凝胶注模成形、直接凝固注模成形、温度诱导絮凝成形、水解辅助固化成形、电泳浇注成形和溶胶一凝胶法成形。对上述工艺的原理、工艺过程及特点进行了比较，并提出了陶瓷成形工艺的关键问题。     

硅溶胶、铝溶胶在陶瓷原位胶态成形中的应用

陶瓷原位胶态成形方法是制备近净尺寸复杂陶瓷部件最具应用前景的方法，硅溶胶、铝溶胶也越来越多的应用于其中。本文主要介绍了硅、铝溶胶的分散胶凝原理以及在胶态成形中的应用。     

陶瓷增材制造(3D打印)技术研究进展

高性能陶瓷是现代技术发展和应用不可或缺的关键材料。常规的陶瓷制造技术难以满足对个性化、精细化、轻量化和复杂化的高端产品快速制造的需求。新兴的增材制造技术(3D打印)在高性能陶瓷的成型制造领域具有巨大的发展潜力,有望突破传统陶瓷加工和生产的技术瓶颈,为陶瓷关键零部件的应用开辟新的途径。本文针对陶瓷材料及其快速成型和后处理工艺,重点阐述了三维打印技术、光固化成型技术、选择性激光烧结技术等主流陶瓷增材制造技术的研究现状,并指出了目前存在的问题及发展趋势。     

Mechanical characterization of parts produced by ceramic on‐demand extrusion process

Ceramic On‐Demand Extrusion (CODE) is an additive manufacturing process recently developed to produce dense three‐dimensional ceramic components. In this paper, the properties of parts produced using this freeform extrusion fabrication process are described. High solids loading (~60 vol%) alumina paste was prepared to fabricate parts and standard test methods were employed to examine their properties including the density, strength, Young's modulus, Weibull modulus, toughness, and hardness. Microstructural evaluation was also performed to measure the grain size and critical flaw size. The results indicate that the properties of parts surpass most other ceramic additive manufacturing processes and match conventional fabrication techniques.     

Freeform fabrication of ceramics

Abstract

Fabrication of ceramic objects by solid freeform fabrication (SFF) techniques is reviewed, with emphasis on ceramic versions of commercial rapid prototyping (RP) methods. A wide range of ceramics have been demonstrated, including aluminium oxide, silica, hydroxyapatite, silicon nitride, and lead zirconate titanate, with techniques based on extrusion, ink jet deposition, green tape lamination, and photopolymerisation. The quality of SFF ceramics compares well with conventionally processed ceramics.     

Direct Laser Sintering of Al2O3–SiO2 Dental Ceramic Components by Layer-Wise Slurry Deposition

This publication presents a solid freeform fabrication technique for ceramics in the alumina–silica system by layering binder-free, high-loaded ceramic slurries, followed by selective laser sintering. The low melting silica phase and the reaction sintering between silica and alumina favor the rapid prototyping of pure ceramic parts. On the basis of electroacoustic and viscosity measurements, stable slurries from Al₂O₃/SiO₂ powder mixtures and water with a high fluidity have been prepared for the layer deposition with a doctor blade like in tape casting. Layers with a thickness of about 100 μm were processed. It was found in laser parameter studies that ceramic parts can only be obtained using special alumina contents and laser parameters. But the biphasic approach may allow greater flexibility in the processing regime than is afforded by the use of just one material. The microstructure of these parts depends mainly on the temperature gradient induced by the laser absorption and thermal conduction. The wet shaping facilitates laser-sintered parts with a relatively high density, which could be increased by a thermal post-treatment.     

先进陶瓷快速无模成型技术的研究与进展

系统综述了先进陶瓷快速无模成型技术及其最新研究进展,其中主要包括熔融沉积成型技术、喷墨打印成型技术、三维打印成型技术、分层实体成型技术、激光选区烧结成型以及立体光刻成型技术。最后论述了陶瓷快速无模成型技术所具有的独特优势和当前研究工作中面临的问题和挑战。     

陶瓷制件层合速凝快速成型技术研究进展

着重介绍了层合速凝快速成型技术的原理及应用于陶瓷制件制造的研究现状,比较分析了其优缺点,并对今后该技术的发展作了展望.     

陶瓷器件的快速原型制造技术研究进展

简要介绍了快速原型制造技术的发展历史和特点,对复杂结构陶瓷件快速成型技术,如分层实体制造、熔化沉积造型、选取激光烧结、三维印刷、喷墨打印等的工艺和特点进行了评述。并讨论了目前存在的问题及快速原型制造技术在陶瓷领域的发展方向。     

Development of a liquid toner for electro-photographic solid freeform fabrication

Solid freeform fabrication is still a major challenge for ceramic materials. Here we discuss a novel solid freeform method, “Electro-photographic solid freeform fabrication” (ESFF) that needs specific qualities for solid (powder) and liquid (slurry) toner (electronic ink). The process is similar to photocopying using ceramic particles. Overall ESFF is based on slicing a 3D structure into 2D layers and depositing these layers one over the other by a photosensitive photoconductor drum. Here we present the development of a liquid toner based on submicron particles, a study of its flow behavior and electrophoretic tests confirming that the toner could be used for ESFF.     

陶瓷模具CAD/CAM制造技术

在传统陶瓷模具制造基础上,提出以CAD/CAM制造技术为中心,融合了快速成型技术与逆向工程技术的陶瓷模具设计制造技术。以紫砂壶为例,通过逆向工程方法,详细介绍了加工一个茶壶工作母模制造过程。设计制造周期短,大大提高了陶瓷产品生产竞争力。