2023年5月7日，中国科学院的研究人员在《Ceramics International》上发表题为Additive manufacturing of Al2O3 ceramic core with applicable microstructure and mechanical properties via digital light processing of high solid loading slurry的研究论文，报道了一项研究制备了固含量高达70vol%的氧化铝陶瓷浆料，并将其用于DLP打印制备陶瓷芯。进一步研究了不同的打印层厚度（25~200μm）对打印样品的微观结构和力学性能的影响。此外，对打印件进行了不同的脱脂和烧结温度的后处理。最终成功打印出结构复杂、柔性强度高、孔隙率适宜、精度高、收缩率低且均匀的氧化铝陶瓷。研究认为本文提出的方法在氧化铝陶瓷芯的制造中具有良好的91香蕉视频超污前景。

原文链接：

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0272884223013019

  研究简介  

本研究使用增材制造技术中的数字光处理(DLP)技术制备具有复杂几何形状的氧化铝(Al₂O₃)陶瓷芯。陶瓷芯在高温合金涡轮空心叶片中起到重要作用。研究中探讨了打印参数（曝光强度、打印层厚度和烧结温度）对打印样品微观结构和力学性能的影响。通过调整打印参数，成功降低了X、Y、Z方向的残余应力，并获得相似的收缩率，从而实现高质量复杂陶瓷芯的制备。陶瓷芯的抗弯强度达到34.84 MPa，开孔率为26.94%，满足高温合金叶片对陶瓷芯的要求。

图1 氧化铝粉体的粒度分布(a)和SEM显微照片(b)。

图2 氧化铝陶瓷浆料α-Al₂O₃的TGA曲线。

图3 坯体的脱脂和烧结工艺:(a)脱脂，(b)烧结。(读者可参阅本文的网页版本，以了解该图例中有关颜色的解释。)

图4不同固含量和光强(b)下陶瓷浆料黏度随剪切速率(a)和固化深度的变化。

图5 (a) 不同温度下烧结样品的XRD图谱。

图6 不同温度下烧结试样的开孔率(a)和抗弯强度(b)。

图7 不同层厚的X方向扫描电镜图像。(a) 25 μm;(b) 50 μm;(c) 75 μm;(d) 100 μm;(e) 125 μm;(f) 150 μm;(g) 175 μm;(h) 200 μm;(i)不同层厚下z方向的粗糙度。

图8 打印样品的X、Y、Z方向收缩率。

 研究结论 

本研究使用高固含量浆料高分辨率DLP打印方法制备精细复杂几何形状的Al₂O₃陶瓷芯。研究发现，在相同层厚下，提高烧结温度会增加孔隙率并提高抗弯强度。在相同烧结温度下，研究还发现不同层厚对氧化铝陶瓷的微观结构和力学性能有影响。经过考虑各向同性收缩率调节，确定75 μm为最佳层厚，并确定X、Y、Z方向的收缩率分别为0.95%、0.39%、0.49%。最后，使用70vol%的氧化铝陶瓷浆料成功制备了结构复杂的陶瓷芯，该芯的容重为2.71 g/cm³，抗弯强度为34.84±2 MPa。

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