【摘 要】
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金属陶瓷复合材料兼具金属与陶瓷的优势,融合金属的坚韧和抗弯性能以及陶瓷的耐热和抗氧化特性,应用领域十分广泛。3D打印技术,基于数字模型文件,使用打印成型设备再逐层进行打印,最终完成目标产品。传统基于激光烧结原理的金属打印设备价格昂贵、耗材成本高,且受限于金属材料。浆料直写打印设备具有结构简单、成本低、且在成型过程中无需预热等诸多优势。鉴于金属陶瓷复合材料广阔的应用前景,本文将从以下三个方面开展研究
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金属陶瓷复合材料兼具金属与陶瓷的优势,融合金属的坚韧和抗弯性能以及陶瓷的耐热和抗氧化特性,应用领域十分广泛。3D打印技术,基于数字模型文件,使用打印成型设备再逐层进行打印,最终完成目标产品。传统基于激光烧结原理的金属打印设备价格昂贵、耗材成本高,且受限于金属材料。浆料直写打印设备具有结构简单、成本低、且在成型过程中无需预热等诸多优势。鉴于金属陶瓷复合材料广阔的应用前景,本文将从以下三个方面开展研究:打印装置的搭建与改进、金属陶瓷复合材料浆料的制备、脱脂以及烧结工艺等。主要研究内容和结论如下:（1）基于浆料直写3D打印成型原理,确定了材料挤出驱动方式和设备运动方式,设计并搭建了金属陶瓷浆料直写打印实验平台,并对可打印性进行了测试,实现了常温下、低成本打印金属陶瓷复合材料;（2）深入研究金属陶瓷直写3D打印成型工艺,经过试验对比得到最适合打印的金属陶瓷浆料,得到最佳的配比为95:5时,密度为3.1523g/cm~3,粘度为134.37pa.s,并利用正交试验进一步探究打印参数对成型尺寸及质量的影响,得到金属陶瓷浆料最佳成型工艺参数:喷头孔径为0.41mm,挤出压力为0.5MPa,打印速度为20mm/s、打印层高为0.37mm及热床温度为60℃;（3）通过对打印坯体的热重分析,探究升温速率以及保温时间对制品脱脂的影响,得到金属陶瓷脱脂工艺的最佳工艺参数:升温速率为5℃/min,从室温升至800℃保温1h;同时通过探究确定烧结工艺的最佳工艺参数:低温阶段升温速率为10℃/min,从室温升至1400℃,高温阶段的升温速率为5℃/min,从1400℃升至2000℃保温2h。
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