陶瓷喷墨打印成型技术进展

陶瓷喷墨打印成型技术是一种把计算机辅助制造(CAM)应用于陶瓷成型中的新技术.它是在计算机控制下多层打印逐层叠加制出三维陶瓷坯体.它在复杂单体陶瓷制造、有序成分复合材料制造,固体氧化物燃料电池制造等方面有很好的应用前景.本文概述了陶瓷喷墨打印技术的进展状况.着重介绍了该技术的历史原理设备和陶瓷墨水性能要求,以及现存的问题.     

Al2O3对ZTM陶瓷结构与性能的影响

本文研究了氧化铝对ZTM陶瓷结构和性能的影响.发现在烧结过程中,氧化铝可固溶于莫来石颗粒形成富铝型柱状莫来石,产生的体积膨胀增强了基质对氧化锆颗粒的约束,使材料中的四方氧化锆相对含量增加,其强韧化效果进一步发挥,明显改善了材料的力学性能.     

Y2O3加入方式对Y-TZP材料结构与性能的影响

研究了采用机械混合和化学共沉淀两种方式引入Y2O3对Y－TZP材料结构与性能的影响。研究表明,虽然机械混合引入Y2O3制备的Y－TZP材料因产生双晶结构并伴生气孔,使材料的强度有所降低,但因其形成ZrO2晶粒中Y2O3含量外高内低的“核”结构,使其韧性和抗低温老化性能较共沉淀法引入Y2O3制备的Y－TZP材料明显提高。     

SiC掺杂氧化铝耐磨陶瓷摩擦盘材质的研制

通过向氧化铝中加入适量的亚微米级SiC并掺杂少量的MgO来抑制氧化铝晶粒的异常生长以便形成细晶结构,提高制品的力学性能,从而得到耐磨性能优异的陶瓷摩擦盘材质。     

莫来石对Y-TZP陶瓷摩擦磨损性能的影响

用环-块摩擦磨损试验机在室温下研究了莫来石弥散钇稳定四方氧化锆多晶陶瓷(mullite dispersed yttria stabillized tetragonal zirconia polycrystal,MDZ)与高铬铸铁(high chromium cast iron,HCCI)摩擦副在2％(质量分数)SiO2磨粒的5％NaOH溶液中的摩擦磨损性能。结果表明：载荷在100-500N范围内,含15％(质量分数,下同)莫来石的15 MDZ复合陶瓷的耐磨性明显优于20 MDZ(含有20％莫来石)。载荷500N下,虽然3Y-TZP(yttria stabillized tetragonal zirconia polycrystal,含3％摩尔分数氧化钇)中弥散15％莫来石后力学性能下降,但耐磨性提高。柱状莫来石对耐磨性的主要贡献是：具有承载作用;阻碍裂纹扩展;折断的柱状莫来石的“滚针轴承”作用减轻磨擦副之间的摩擦磨损。MDZ复合陶瓷的主要磨损机制为微观犁削和柱状莫来石晶粒脱落。     

AEO9/醇/烷/水系反相微乳液陶瓷墨水制备与性能研究

AEO9/醇/烷/水系反相微乳液具有相当优异的溶水性能,选择该系用于陶瓷墨水制备,就醇的种类和用量对反相微乳液区的影响进行了研究,划定了该区在拟三元相图中的位置,确定了体系最佳溶水量条件.以ZrOCl2.8H2O和NH3@H2O溶液分别替代优化体系中的水,获得2个反相微乳液,再将它们混合,通过反应制得陶瓷墨水.测定分析了陶瓷墨水理化性能变化规律,针对喷射打印成型硬件要求,对二者性能匹配性进行重点考察.     

提高AEO9/醇/烷/水体系反相微乳液陶瓷墨水浓度的研究

鉴于陶瓷墨水在某些性能上存在不足,例如相对连续式喷墨打印机打印成型要求而言粘度较大、电导率偏低、固相含量不够高等问题,通过加入醇和Na₂CO₃等添加剂以及利用双连续结构分别对粘度、电导率等性能加以调整及提高陶瓷墨水的浓度。少量醇的加入(1％～2％)使陶瓷墨水体系粘度降低到11mPa·S左右,根据相图从双连续结构角度出发设计了陶瓷墨水的组成,考察了溶水量的变化,并借以提高陶瓷墨水固相含量,使其达到2.54％。由于双连续结构陶瓷墨水的理化性能(粘度、电导率等)仍不能完全满足要求,加入少量Na₂CO₃进行改性,改性后的陶瓷墨水粘度降至18mPa·s以下,电导率接近100mS/m,稳定性良好,墨水中陶瓷颗粒粒度在10nm以下,但透光率略有降低,显微结构观察表明具有明显的双连续结构特征。     

BaTiO_3悬浮液的稳定性研究

研究了pH值及PAA对BaTiO3 水悬浮液稳定性的影响。结果表明 ,由于Ba2 + 在低pH值条件下的溶解 ,使BaTiO3 粉体的等电点比化学计量的BaTiO3 等电点小 ,为pH =6 .4。当PAA的加入量一定时 ,悬浮液的稳定性随pH值的增加而增加。而在一定的pH值条件下 ,存在一个PAA的最佳加入量 ,此加入量随pH值的增加而减小     

添加Al2O3的Y-TZP基层状陶瓷力学性能

用15%(体积分数)Al2O3/3Y-TZP作为中间层,以20%(体积分数)Al2O3/3Y-TZP作为外层,采用干压、等静压法成型,并通过无压烧结制成了三层复合材料.通过测定材料的收缩率,对烧结收缩引起的应变进行了估算,提出:烧结收缩率也是层状材料设计的主要因素之一.实验结果表明:层状复合材料与15%(体积分数)Al2O3/3Y-TZP单层材料相比,应力方向平行于界面的抗弯强度提高了11.8%,由482MPa提高到539MPa;应力方向垂直于界面的韧性提高了21.2%,由9.9MPa*m1/2提高到12.0MPa*m1/2.     

莫来石-氧化锆复合材料中氧化锆的强韧化机理

研究了莫来石-氧化锆复合陶瓷。用湿化学法制备的纯荚来石其常温抗弯强度和断裂韧性较低,σ_f=236MPa,K_(Ic)=2.5MPa·m~(1/2),而莫来石-氧化锆复合陶瓷的常温强度和韧性大大提高,σ_f=612 MPa,K_(Ic)=5.1MPa·m~(1/2)。研究结果表明:氧化锆的强韧化机理是微应力场作用、应力诱导相变增韧及第二相粒子强化。