基于氧阻聚效应的陶瓷面成形工艺优化研究

氧阻聚效应的应用使得陶瓷光固化增材制造技术的加工速度和成形精度有了显著提升。利用自制的陶瓷面成形快速成型系统和具有氧阻聚效应的Al_2O_3陶瓷浆料,开展了氧气浓度、液槽底部PDMS膜的厚度对已固化层与PDMS膜粘接引起的分离力大小的研究;在最优PDMS膜厚(0.3 mm)条件下,氧气浓度对陶瓷件尺寸精度、收缩率以及力学性能的影响研究中发现,氧阻聚效应减小了固化层与PDMS膜粘接形成的分离力大小,但不影响陶瓷零件的弯曲强度(约175 MPa),而且适当的氧气浓度可以显著改善零件的尺寸精度和表面质量。正交实验确定了陶瓷多孔结构成形的工艺参数(包括氧浓度、曝光强度和分层厚度)最优集,对比空气条件下(即氧气浓度约20%)打印成形的多孔结构,最优条件下(即氧气浓度40%)所成形的多孔结构形貌有明显提升,最大尺寸偏差减小45%。     

多材料面曝光增材制造方法与加工工艺研究

零件的多材料组成可改变其机械性能,并增加其他附属功能。通过搭建一种分区旋转槽多材料面曝光增材制造系统,验证了多材料光固化成形工艺,完成了含有两种树脂材料的复杂结构零件的加工。分析了零件的加工质量和加工精度,并进行了多材料界面结合的抗拉和抗剪性能测试。结果表明:所加工的多材料界面在拉应力和剪应力的作用下结合良好。     

面曝光成型薄壁陶瓷BASE管的新型制造方法研究

β"氧化铝陶瓷固体电解质管(Beta alumina solid electrolyte tube,BASE管)是高温热电转换器能量转换的关键部件.开展了薄壁BASE管的面光源光固化结构成型及其转相工艺研究:开发和制备了体积分数为45％的专用陶瓷浆料,通过浆料光固化性能和曝光参数的试验研究,确定了合适的面曝光成型打印参数;通过素坯的热重曲线分析,建立了脱脂和烧结工艺路线.通过EDS元素分析,烧结后样品仅有Al、O、Zr三种元素;烧结后样品致密度为95.3％,弯曲强度为(352.0±37.5)MPa.以Na2O为钠源开展的转相工艺研究,发现在1 100℃、1 200℃、1 300 ℃、1 400 ℃和1 500 ℃五个温度时转相均有β"-Al2O3的生成,且1 500℃时β"-Al2O3生成量为80.5％,其电导率为7.83×10-3S/cm(450℃).研究了转相对样品致密度、弯曲强度和尺寸精度的影响,发现转相会造成样品致密度的下降.研究表明了面曝光成型技术具有制造薄壁BASE管的可行性,为BASE元件和低成本快速制造Na+电池和碱金属热电转换器提供新的制造手段.     

聚甲基丙烯酰亚胺树脂的分子结构研究

以聚甲基丙烯酰亚胺(PMI)泡沫分子结构为研究对象,通过对其原位加热的傅里叶变换红外(FR-IR)分析,发现样品Cascell IH型PMI泡沫预聚物在160℃/2 h处理条件下,-COOH与-CN基团就开始发生亚胺化反应;200℃/2 h处理后,-NH伸缩振动的峰型和峰面积不再发生改变,-C=N伸缩振动峰出现;通过碳核磁谱图分析发现,Cascell IH泡沫预聚物不存在相邻的-COOH;结果说明Cascell IH泡沫预聚物经过高温处理后只会发生成环的亚胺化反应和形成梯形的环化反应。通过激光光散射(LLS)和凝胶渗透色谱仪(GPC)测定Cascell IH分子量与分布,结果显示都出现双峰,表明Cascell IH泡沫预聚物的分子量较大且分布较宽,符合自由基共聚合的特点。