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基于喷射粘结工艺的陶瓷坯体后处理性能调控

2021-01-18何雪明颉芳霞俞经虎

中国机械工程 2021年1期

曹 澍 何雪明 颉芳霞 俞经虎

1.江南大学机械工程学院,无锡,214122 2.无锡职业技术学院机械技术学院,无锡,214121 3.江苏省食品先进制造技术与装备重点实验室,无锡,214122

0 引言

陶瓷材料质轻、抗腐蚀、耐磨、高温性能好,在航空、汽车、医疗等领域应用广泛[1]。陶瓷难以被切削加工,常基于模具成形工艺制坯,再辅以高温后处理强化完成整个制造过程[2],工艺成本较高,适用于中大批量生产,难以适应小批量个性化定制的高柔性需求[3]。

增材制造(additive manufacturing ,AM)的“分层制造、顺序堆叠”思路能实现任意形状复杂度的快速成形,在小批量下具有成本优势[4]。目前增材制造正处于“从简单的概念模型、功能性原型制作向功能部件直接制造方向发展”的阶段[5],陶瓷增材制造往往使用传统工艺中的陶瓷粉末进行成形,需要克服较多工艺问题。目前,粉床熔融和能量直接沉积技术都是基于高能量源工作部件对粉末材料直接进行原位熔融成形,它们已面向金属和聚合物形成了较为完备的商业化解决方案[6],而陶瓷熔点高、塑性差且多为惰性材料,高能量源只能对特定的陶瓷共熔体系进行直接的熔融成形[7],陶瓷增材制造领域内使用较多的是间接法。间接法仅对陶瓷成形粉末中的粘结成分进行反应固化或低温加热固化,实现坯体成形,既拓展了材料适用范围,也缓解了热应力引发的材料变形控制[8],成形后再对坯体进行高温后处理强化。

间接法中的粘结成分具有“造孔”效应,去胶后会在陶瓷组织内形成气孔[9],粉末间作用力也会制约流动性能,故坯体的相对密度低[10]。……

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