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基于粉末成形的激光增材制造陶瓷技术研究进展
被引量：
7
1
作者
曹继伟
王沛
+3 位作者
刘志远
刘长勇
吴甲民
陈张伟
《无机材料学报》
SCIE
EI
CAS
CSCD
北大核心
2022年第3期241-254,共14页
陶瓷以其优异的热物理化学性能在航空航天、能源、环保以及生物医疗等领域具有极大的应用潜力。随着这些领域相关技术的快速发展,其核心零件部件外形结构设计日益复杂,内部组织逐步走向定制化、梯度化。陶瓷具有硬度高、脆性大等特点,...
陶瓷以其优异的热物理化学性能在航空航天、能源、环保以及生物医疗等领域具有极大的应用潜力。随着这些领域相关技术的快速发展,其核心零件部件外形结构设计日益复杂,内部组织逐步走向定制化、梯度化。陶瓷具有硬度高、脆性大等特点,较难通过传统的加工成形方法实现异形结构零件的制造,最终限制了陶瓷材料的工程应用范围。激光增材制造技术作为一种快速发展的增材制造技术,在复杂精密陶瓷零部件的制造中具有显著优势:无模、精度高、响应快以及周期短,同时能够实现陶瓷零件组织结构灵活调配,有望解决上述异形结构陶瓷零件成形问题。本文综述了多种基于粉末成形的激光增材制造陶瓷技术:基于粉末床熔融的激光选区烧结和激光选区熔化;基于定向能量沉积的激光近净成形技术。主要讨论了各类激光增材陶瓷技术的成形原理与特点,综述了激光选区烧结技术中陶瓷坯体后处理致密化工艺以及激光选区熔化和激光近净成形技术这两种技术中所打印陶瓷坯体基体裂纹开裂行为分析及其控制方法的研究进展,对比分析了激光选区烧结、激光选区熔化以及激光近净成形技术成形陶瓷零件的技术特征,最后展望了激光增材制造陶瓷技术的未来发展趋势。
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关键词
激光增材制造
激光选区烧结
激光选区熔化
激光近净成形技术
陶瓷
综述
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职称材料
激光选区烧结成形涡轮叶片铸造用陶瓷铸型材料及浸渗强化工艺
2
作者
周士翔
孙冬
+3 位作者
陈双
陈安南
闫春泽
史玉升
《精密成形工程》
北大核心
2024年第12期82-90,共9页
目的针对传统成形方法制备铝基陶瓷铸型加工周期长、难以加工复杂结构等问题,开发新的技术,以一体化制备复杂结构陶瓷铸型。方法采用激光选区烧结(Selective Laser Sintering,SLS)增材制造技术,一体化成形铝基型芯/型壳铸型。结果采用...
目的针对传统成形方法制备铝基陶瓷铸型加工周期长、难以加工复杂结构等问题,开发新的技术,以一体化制备复杂结构陶瓷铸型。方法采用激光选区烧结(Selective Laser Sintering,SLS)增材制造技术,一体化成形铝基型芯/型壳铸型。结果采用球形氧化铝粉体颗粒级配并添加少量气相氧化硅助流剂的方法,不仅提高了粉体的松装密度和流动性,还显著提升了陶瓷生坯的烧结性能。此外,将硅溶胶和氧化铝亚微米陶瓷粉体配制成浸渗溶液,依次对铝基陶瓷素坯和脱脂后陶瓷生坯浸渗,可大幅提升其力学性能。SLS成形铝基铸形烧结后x/y轴方向收缩率仅为1.5%,z轴收缩率约为2.0%,室温和1550℃高温抗弯强度达(29.84±6.06)MPa和(18.10±1.25)MPa,蠕变为0.01%。结论利用该铝基陶瓷铸型成功铸造出单晶/柱晶涡轮叶片。结果表明,经原料和工艺优化,可实现高性能复杂结构陶瓷铸型的一体化制备。
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关键词
燃气轮机
叶片
铸造
铝基陶瓷铸型
选区激光烧结
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职称材料
粉末床熔融-反应烧结碳化硅复合材料制备与吸波性能研究
3
作者
王长顺
杨庆春
+3 位作者
胡雨梦
由化营
闫春泽
史玉升
《航空制造技术》
CSCD
北大核心
2024年第19期92-101,共10页
本文通过高速搅拌制备了适用于粉末床3D打印的酚醛包覆原料,采用粉末床熔融制备了碳化硅和碳纤维坯体,并结合后续浸渍增密和反应烧结获得了分别含碳化硅粉末和碳纤维粉末的两种碳化硅复合材料。对比研究了两种材料的微观形貌、物相特征...
本文通过高速搅拌制备了适用于粉末床3D打印的酚醛包覆原料,采用粉末床熔融制备了碳化硅和碳纤维坯体,并结合后续浸渍增密和反应烧结获得了分别含碳化硅粉末和碳纤维粉末的两种碳化硅复合材料。对比研究了两种材料的微观形貌、物相特征及力学性能,并对其介电参数进行了系统分析,通过计算得到了吸波性能。结果表明,碳纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料具备更优异的力学性能和吸波性能,其抗弯强度达到了(289±22.4)MPa,体积密度为(2.69±0.05)g/cm^(3),开孔率低至0.472%。当材料厚度为2.77 mm时,CF-S复合材料的最小反射损耗(RL_(min))值在11.14 GHz处达到了-40.7 dB;当厚度增加至6 mm时,RL_(min)值在5.77 GHz处达到了-35.1 dB。该材料可以在高温氧化工况下维持良好的吸波性能。研究结果为吸波-结构一体化碳化硅复合材料构件的制备提供了技术和理论支撑。
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关键词
粉末床熔融
反应烧结
碳化硅复合材料
吸波
结构-功能一体化
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职称材料
题名
基于粉末成形的激光增材制造陶瓷技术研究进展
被引量：
7
1
作者
曹继伟
王沛
刘志远
刘长勇
吴甲民
陈张伟
机构
深圳
大学
增
材
制造
研究
所
广东省电磁控制与智能机器人重点实验室
华中科技大学
材料
科学与
工程
学院
华中科技大学增材制造陶瓷材料教育部工程研究中心
出处
《无机材料学报》
SCIE
EI
CAS
CSCD
北大核心
2022年第3期241-254,共14页
基金
国家自然科学基金(51975384,51975230)
广东省自然科学基金(2020A1515011547)
+2 种基金
深圳市基础研究基金(JCYJ20190808144009478)
深圳市高校稳定支持项目(20200731211324001)
深大-台北科大合作项目(2021007)。
文摘
陶瓷以其优异的热物理化学性能在航空航天、能源、环保以及生物医疗等领域具有极大的应用潜力。随着这些领域相关技术的快速发展,其核心零件部件外形结构设计日益复杂,内部组织逐步走向定制化、梯度化。陶瓷具有硬度高、脆性大等特点,较难通过传统的加工成形方法实现异形结构零件的制造,最终限制了陶瓷材料的工程应用范围。激光增材制造技术作为一种快速发展的增材制造技术,在复杂精密陶瓷零部件的制造中具有显著优势:无模、精度高、响应快以及周期短,同时能够实现陶瓷零件组织结构灵活调配,有望解决上述异形结构陶瓷零件成形问题。本文综述了多种基于粉末成形的激光增材制造陶瓷技术:基于粉末床熔融的激光选区烧结和激光选区熔化;基于定向能量沉积的激光近净成形技术。主要讨论了各类激光增材陶瓷技术的成形原理与特点,综述了激光选区烧结技术中陶瓷坯体后处理致密化工艺以及激光选区熔化和激光近净成形技术这两种技术中所打印陶瓷坯体基体裂纹开裂行为分析及其控制方法的研究进展,对比分析了激光选区烧结、激光选区熔化以及激光近净成形技术成形陶瓷零件的技术特征,最后展望了激光增材制造陶瓷技术的未来发展趋势。
关键词
激光增材制造
激光选区烧结
激光选区熔化
激光近净成形技术
陶瓷
综述
Keywords
laser additive manufacturing
selective laser sintering
selective laser melting
laser engineered net shaping
ceramic
review
分类号
TQ174 [化学工程—陶瓷工业]
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职称材料
题名
激光选区烧结成形涡轮叶片铸造用陶瓷铸型材料及浸渗强化工艺
2
作者
周士翔
孙冬
陈双
陈安南
闫春泽
史玉升
机构
华中科技大学
材料
成形与模具技术国家重点实验室
华中科技大学增材制造陶瓷材料教育部工程研究中心
香港城市
大学
机械
工程
系
出处
《精密成形工程》
北大核心
2024年第12期82-90,共9页
基金
工业和信息化部“航空发动机与燃气轮机”国家科技重大专项(2017-Ⅶ-0008-0102)。
文摘
目的针对传统成形方法制备铝基陶瓷铸型加工周期长、难以加工复杂结构等问题,开发新的技术,以一体化制备复杂结构陶瓷铸型。方法采用激光选区烧结(Selective Laser Sintering,SLS)增材制造技术,一体化成形铝基型芯/型壳铸型。结果采用球形氧化铝粉体颗粒级配并添加少量气相氧化硅助流剂的方法,不仅提高了粉体的松装密度和流动性,还显著提升了陶瓷生坯的烧结性能。此外,将硅溶胶和氧化铝亚微米陶瓷粉体配制成浸渗溶液,依次对铝基陶瓷素坯和脱脂后陶瓷生坯浸渗,可大幅提升其力学性能。SLS成形铝基铸形烧结后x/y轴方向收缩率仅为1.5%,z轴收缩率约为2.0%,室温和1550℃高温抗弯强度达(29.84±6.06)MPa和(18.10±1.25)MPa,蠕变为0.01%。结论利用该铝基陶瓷铸型成功铸造出单晶/柱晶涡轮叶片。结果表明,经原料和工艺优化,可实现高性能复杂结构陶瓷铸型的一体化制备。
关键词
燃气轮机
叶片
铸造
铝基陶瓷铸型
选区激光烧结
Keywords
gas turbine
blade,casting
alumina-based ceramic mold
selective laser sintering
分类号
V231.43 [航空宇航科学与技术—航空宇航推进理论与工程]
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职称材料
题名
粉末床熔融-反应烧结碳化硅复合材料制备与吸波性能研究
3
作者
王长顺
杨庆春
胡雨梦
由化营
闫春泽
史玉升
机构
华中科技大学
华中科技大学
材料
成形与模具技术全国重点实验室
华中科技大学增材制造陶瓷材料教育部工程研究中心
出处
《航空制造技术》
CSCD
北大核心
2024年第19期92-101,共10页
基金
国家自然科学基金航天先进制造技术研究联合基金(U2037203)。
文摘
本文通过高速搅拌制备了适用于粉末床3D打印的酚醛包覆原料,采用粉末床熔融制备了碳化硅和碳纤维坯体,并结合后续浸渍增密和反应烧结获得了分别含碳化硅粉末和碳纤维粉末的两种碳化硅复合材料。对比研究了两种材料的微观形貌、物相特征及力学性能,并对其介电参数进行了系统分析,通过计算得到了吸波性能。结果表明,碳纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料具备更优异的力学性能和吸波性能,其抗弯强度达到了(289±22.4)MPa,体积密度为(2.69±0.05)g/cm^(3),开孔率低至0.472%。当材料厚度为2.77 mm时,CF-S复合材料的最小反射损耗(RL_(min))值在11.14 GHz处达到了-40.7 dB;当厚度增加至6 mm时,RL_(min)值在5.77 GHz处达到了-35.1 dB。该材料可以在高温氧化工况下维持良好的吸波性能。研究结果为吸波-结构一体化碳化硅复合材料构件的制备提供了技术和理论支撑。
关键词
粉末床熔融
反应烧结
碳化硅复合材料
吸波
结构-功能一体化
Keywords
Powder bed fusion
Reaction sintering
Silicon carbide composite
Wave absorbing
Structure-function integration
分类号
TB332 [一般工业技术—材料科学与工程]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
基于粉末成形的激光增材制造陶瓷技术研究进展
曹继伟
王沛
刘志远
刘长勇
吴甲民
陈张伟
《无机材料学报》
SCIE
EI
CAS
CSCD
北大核心
2022
7
在线阅读
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职称材料
2
激光选区烧结成形涡轮叶片铸造用陶瓷铸型材料及浸渗强化工艺
周士翔
孙冬
陈双
陈安南
闫春泽
史玉升
《精密成形工程》
北大核心
2024
0
在线阅读
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职称材料
3
粉末床熔融-反应烧结碳化硅复合材料制备与吸波性能研究
王长顺
杨庆春
胡雨梦
由化营
闫春泽
史玉升
《航空制造技术》
CSCD
北大核心
2024
0
在线阅读
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职称材料
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