【摘 要】
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多孔陶瓷由于具有大量孔隙的结构特点,广泛应用于各种工程领域。根据其使用要求的不同,对多孔陶瓷的孔隙率、孔径、结构、强度等也具有不同的要求,因此针对其使用要求也会产生不同的制造工艺。由于现阶段多孔陶瓷使用范围不断发展,传统多孔陶瓷的加工工艺已经不能满足日益发展的广泛需求,因此,具有复杂造型能力、高效加工能力、个性化定制能力的3D打印技术被应用于多孔陶瓷的制造加工。首次提出了一种基于有机网格骨架片材的
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多孔陶瓷由于具有大量孔隙的结构特点,广泛应用于各种工程领域。根据其使用要求的不同,对多孔陶瓷的孔隙率、孔径、结构、强度等也具有不同的要求,因此针对其使用要求也会产生不同的制造工艺。由于现阶段多孔陶瓷使用范围不断发展,传统多孔陶瓷的加工工艺已经不能满足日益发展的广泛需求,因此,具有复杂造型能力、高效加工能力、个性化定制能力的3D打印技术被应用于多孔陶瓷的制造加工。首次提出了一种基于有机网格骨架片材的多孔陶瓷3D打印工艺。本工艺使用既有的有机物网格作为骨架,采用流延工艺使陶瓷浆料均匀附着于有机物网格并干燥后得到生坯片材,同时根据目标形状建立计算机模型后进行分层得到片层数据,激光根据分层数据对干燥后的片材生坯进行切割后进行逐层粘结叠加,从而得到目标生坯,生坯烧结后可以得到多孔陶瓷。试验主要使用网格密度为100孔/cm~2尼龙网格作为骨架,使用氧化铝颗粒作为陶瓷原料,采用羧甲基纤维素钠作为粘结剂,制备出固含量为75wt%的浆料进行研究。通过对固含量、片材成型工艺、激光切割功率及速率、片材叠加粘结剂以及后处理压力等进行试验,最终确定了可行的工艺路线。利用该工艺制得具有规则孔隙结构的多孔陶瓷。采用本课题提出的基于有机网格骨架片材的3D打印工艺制备多孔陶瓷,通过改变网格密度以及片材进给量,可以制备出具有不同孔隙率、不同强度、不同结构的多孔陶瓷,且该孔隙结构规则可控,并进行孔隙对陶瓷压缩强度的影响试验。利用有机网格材料作为片材骨架,在烧结过程中进行排胶,从而留下孔隙结构。由于既有网格材料的结构特点,在烧结后会得到与原有机网格排列相同的孔隙排列以及固定形状。本工艺可以对有机物网格结构进行调整与控制,从而达到控制多孔陶瓷孔隙结构的目的,因此本研究结果对多孔陶瓷的3D打印工艺发展具有指导意义。
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