【摘 要】
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氧化铝陶瓷材料作为固体金属氧化物中最稳定的物质之一,是氧化物陶瓷中应用最为广泛的陶瓷材料。但氧化铝陶瓷材料可加工性差,在复杂模型的制造方面往往面临着制造过程复杂,难度大,成本较高等限制。本研究采用数字光投影（DLP）3D打印技术制备氧化铝陶瓷体,可以降低制造成本,缩短制造周期,提高效率。实验中研究了不同种类的分散剂,发现含酸性基团的低分子量共聚物（BYK111）对A12O3陶瓷浆料分散效果最佳,并
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氧化铝陶瓷材料作为固体金属氧化物中最稳定的物质之一,是氧化物陶瓷中应用最为广泛的陶瓷材料。但氧化铝陶瓷材料可加工性差,在复杂模型的制造方面往往面临着制造过程复杂,难度大,成本较高等限制。本研究采用数字光投影（DLP）3D打印技术制备氧化铝陶瓷体,可以降低制造成本,缩短制造周期,提高效率。实验中研究了不同种类的分散剂,发现含酸性基团的低分子量共聚物（BYK111）对A12O3陶瓷浆料分散效果最佳,并在此基础上优化加入浓度,最终得到在加入量为氧化铝粉体质量的2.5wt%时陶瓷浆料粘度最低。光引发剂2,4,6-三甲基苯甲酰基二苯基氧化膦（TPO）的浓度为1wt%时,陶瓷浆料有着较为合理的固化深度和扩展宽度。随着陶瓷浆料中Al2O3固体体积分数（40、45、50、54 vol.%）的增加,在相同曝光强度下,固化深度减小,扩展宽度增大;同时浆料的粘度也随之增大,均表现出剪切稀化这一现象。以优化后的浆料为原料进行A12O3胚体的数字光投影3D打印成型,根据脱脂过程的TG/DSC曲线,制定了合理的热脱脂升温制度,并通过烧结得到烧结体。研究发现,随着陶瓷浆料中Al2O3固体体积分数的增加,烧结体的线收缩率逐渐减小,维氏硬度增大,致密度也不断增大。当Al2O3固体体积分数为54 vol.%时,烧结体维氏硬度为1533 HV,致密度达99.1%。通过对多组打印后的断口微观组织分析,发现了一些陶瓷加工中的常见缺陷例如孔洞等。最后利用50 vol.%的氧化铝浆料,成功打印出复杂的三周期极小曲面和多孔结构模型,烧结后的陶瓷表面光洁、无开裂现象,曲面之间光滑连续、拥有连通性良好的孔隙结构。
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