大壁厚3D打印SiO2陶瓷快速制备技术研究

选用复合分散剂制备低粘度陶瓷料浆,采用自主研发的陶瓷3D打印机,以DLP(digital light processing)工艺制备出了大壁厚(>3 mm)SiO₂空心内六角陶瓷部件,坯体精度均在50 μm内。分析了3D打印陶瓷素坯在空气气氛和氩气气氛下的热分解过程,研究了气氛对大壁厚(>3 mm)SiO₂陶瓷部件脱脂与烧结的影响。结合扫描电子显微镜(SEM)分析了大壁厚(>3 mm)3D打印SiO₂陶瓷坯体快速脱脂烧结的工艺,氩气气氛有利于大壁厚SiO₂陶瓷快速脱脂烧结。氩气气氛下,控制气流量,进行了大壁厚(>3 mm)SiO₂陶瓷部件的快速制备,脱脂烧结周期大大缩短,为21.8 h,较自国外某公司进口的料浆及其工艺的制备周期(以进口的该公司料浆及工艺制备的相同产品制备周期为283 h)缩短92.3%,较公开报道的3D打印相同工艺制备的SiO₂陶瓷空心叶片制备周期缩短82%以上。     

光固化ZrO2陶瓷料浆的流变性能研究

围绕陶瓷粉体在光敏树脂中的分散,研究了粉体性质、分散剂种类及其掺加量、固含量对光固化ZrO₂陶瓷料浆流变性能的影响。结果表明:粉体性质对料浆的流变性能有着显著影响,比表面积小、球形度高的ZrO₂陶瓷粉体更有利于配制低粘度、高固含量的料浆;料浆的流变性能以及稳定性主要受分散剂种类及其掺加量的控制,以相对粉体质量4%的X-100分散剂制备的陶瓷料浆的流变性及稳定性更佳;固含量与粘度之间的关系满足Krieger-Dougherty模型。本文对分散剂的作用机理进行了分析探讨,为光固化ZrO₂陶瓷料浆高精度固化成型提供了试验基础。     

基于熔融沉积技术的多孔氮化硅陶瓷制备与烧结研究

通过增材制造制备复杂结构的多孔氮化硅陶瓷备受关注。然而，由于陶瓷脆而硬的特性不能直接用于挤压成型。因此，开发一种兼备高温流动稳定性、高均匀性双重功能的多孔氮化硅陶瓷喂料的方法，成功解决陶瓷不能直接应用于熔融沉积成型的困难。即加入石蜡、塑料等有机成分来使陶瓷粉末易于加热为熔融状态，并具有较好的流动性。此外，通过引入表面活性剂、有机粘结剂对陶瓷粉料进行表面改性，提升融合水平。该方法成功地解决了陶瓷不能直接应用于熔融沉积成型的困难，也适用于大范围陶瓷体系基于熔融沉积技术制备，最后对制备的夹层结构陶瓷力热电性能进行测试。     

挤出成型制备高强度氮化硅陶瓷

以羧甲基纤维素(CMC)为黏结剂，通过挤出成型的方式制备氮化硅陶瓷管材，并研究了黏结剂含量对陶瓷管材生坯性能的影响，烧结温度对氮化硅陶瓷相对密度、弯曲强度和微观形貌的影响，以及氮化硅陶瓷的高温强度性能。结果表明：黏结剂含量为7%(质量分数)时，可制得干燥收缩均匀、表面光滑、无微裂纹的陶瓷管材生坯；烧结温度在1 740℃时，氮化硅陶瓷的相对密度和弯曲强度达到最大值，分别为96%和(684±23) MPa,其1 200℃时的弯曲强度达(380±21) MPa,具有良好的高温强度性能。