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增材制造专用陶瓷材料及其成形技术 被引量：7
1
作者 何俊宏 吴甲民 +5 位作者 陈安南 李萌 陈双 李晨辉 史玉升 王卫 《中国材料进展》 CAS CSCD 北大核心 2020年第5期337-348,共12页
陶瓷材料具有高强度、耐磨损、耐腐蚀和耐高温等特点,在航空航天、生物医疗和电子信息等领域具有良好的应用前景。然而,如何制造应用于上述领域的复杂形状陶瓷零件成为了一个重要的问题。目前,增材制造正逐步成为解决复杂形状陶瓷零件... 陶瓷材料具有高强度、耐磨损、耐腐蚀和耐高温等特点,在航空航天、生物医疗和电子信息等领域具有良好的应用前景。然而,如何制造应用于上述领域的复杂形状陶瓷零件成为了一个重要的问题。目前,增材制造正逐步成为解决复杂形状陶瓷零件制造问题的有效方式。主要介绍了增材制造专用陶瓷材料及其成形技术。根据增材制造专用陶瓷材料的不同形态,可以将陶瓷材料分为粉材、丝材、片材和浆料/膏材4类。基于此,介绍了激光选区烧结(SLS)、激光选区熔化(SLM)、三维喷印(3DP)、熔融沉积制造(FDM)、分层实体制造(LOM)、立体光固化(SL)、数字光处理(DLP)以及直写成形(DIW)8类主要陶瓷增材制造技术及其应用。最后,根据陶瓷增材制造的最新研究成果,对增材制造专用陶瓷材料及其成形技术发展作出进一步的展望。 展开更多
关键词 增材制造 陶瓷材料 成形技术 陶瓷零件 应用
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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
2
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。 展开更多
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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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
3
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。 展开更多
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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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
4
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。 展开更多
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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烧结温度对数字光处理制造云南钠长石陶瓷性能的影响 被引量：1
5
作者 刘星宇 吴甲民 +1 位作者 刘玉玺 化帅斌 《硅酸盐通报》 CAS 北大核心 2023年第2期736-742,共7页
云南具有丰富的矿产资源,钠长石是当地的优势矿种之一,然而目前钠长石产业结构单一,产品附加值低。本文以云南钠长石为原材料,采用数字光处理(DLP)技术制备钠长石陶瓷,探究了烧结温度对钠长石陶瓷性能的影响,并基于研究结果成功制备出... 云南具有丰富的矿产资源,钠长石是当地的优势矿种之一,然而目前钠长石产业结构单一,产品附加值低。本文以云南钠长石为原材料,采用数字光处理(DLP)技术制备钠长石陶瓷,探究了烧结温度对钠长石陶瓷性能的影响,并基于研究结果成功制备出结构复杂的钠长石陶瓷。结果表明,DLP技术制备的钠长石陶瓷成形效果良好,钠长石陶瓷素坯的抗弯强度为18.30 MPa。随着烧结温度的升高,钠长石陶瓷的主要物相为钠长石和钙长石,无新相产生,且钠长石陶瓷的收缩率、致密化程度和抗弯强度逐渐增大。当烧结温度达1 150℃时,钠长石陶瓷试样收缩率最大,为35.25%(Z方向),微观组织致密,力学性能良好,其抗弯强度为98.69 MPa。将云南钠长石与数字光处理技术相结合制备高性能、结构复杂的钠长石陶瓷对促进云南钠长石的产业发展具有较为重要的推动作用。 展开更多
关键词 钠长石 数字光处理 烧结温度 抗弯强度 微观形貌 收缩率
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浆料固相含量对数字光处理成形Si_(3)N_(4)陶瓷性能的影响 被引量：3
6
作者 李萌 黄海露 +4 位作者 吴甲民 刘春磊 吴亚茹 张景贤 史玉升 《无机材料学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2022年第3期310-316,共7页
随着科技的不断发展, Si_(3)N_(4)陶瓷在航空、机械、生物医疗等高新领域发挥着越来越重要的作用。本工作采用包覆助烧剂Al_(2)O_(3)-Y_(2)O_(3)后的Si_(3)N_(4)粉体为原材料,利用数字光处理(Digital light processing, DLP)技术成功制... 随着科技的不断发展, Si_(3)N_(4)陶瓷在航空、机械、生物医疗等高新领域发挥着越来越重要的作用。本工作采用包覆助烧剂Al_(2)O_(3)-Y_(2)O_(3)后的Si_(3)N_(4)粉体为原材料,利用数字光处理(Digital light processing, DLP)技术成功制备出Si_(3)N_(4)陶瓷,并系统研究了浆料固相含量对Si_(3)N_(4)陶瓷浆料、DLP成形Si_(3)N_(4)陶瓷素坯和陶瓷性能的影响。研究表明,浆料固相含量低于40.0%(体积分数)时,浆料在30 s;剪切速率下的粘度均小于2 Pa·s,可用于DLP成形。在这种情况下,浆料的单层固化深度随浆料固相含量的增加而减小。随着浆料固相含量的增大,DLP成形Si_(3)N_(4)陶瓷的相对密度和抗弯强度先升高后降低。固相含量为37.5%(体积分数)的样品获得最大的相对密度和抗弯强度,分别为89.8%和162.5MPa,较固相含量为32.5%(体积分数)的样品分别提升了10%和16%。本研究通过对陶瓷浆料性能的优化,提升了DLP成形Si_(3)N_(4)陶瓷的性能,为Si_(3)N_(4)等非氧化物陶瓷光固化成形奠定了实验基础。 展开更多
关键词 Si_(3)N_(4)数字光处理 固相含量 相对密度 抗弯强度
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环氧树脂含量对激光选区烧结制备多孔煤系高岭土陶瓷性能的影响
7
作者 何逸宁 戴高尚 +6 位作者 吴甲民 张洁 潘明珠 陈敬炎 陈颖 王永均 张红星 《硅酸盐通报》 CAS 北大核心 2021年第6期1950-1956,1971,共8页
目前,我国对煤系高岭土资源的整体深加工技术水平较低,导致了资源浪费和环境污染。本文分别以煅烧煤系高岭土和环氧树脂为原料和粘结剂,利用激光选区烧结工艺制备多孔煤系高岭土陶瓷,研究了环氧树脂含量对多孔煤系高岭土陶瓷性能的影响... 目前,我国对煤系高岭土资源的整体深加工技术水平较低,导致了资源浪费和环境污染。本文分别以煅烧煤系高岭土和环氧树脂为原料和粘结剂,利用激光选区烧结工艺制备多孔煤系高岭土陶瓷,研究了环氧树脂含量对多孔煤系高岭土陶瓷性能的影响。研究表明,制备的多孔煤系高岭土陶瓷主要物相为莫来石和方石英,其孔隙分布均匀。随着环氧树脂质量分数从10%增大到25%,多孔煤系高岭土陶瓷素坯的抗弯强度由0.17 MPa增大到0.32 MPa,多孔煤系高岭土陶瓷的抗弯强度由2.81 MPa减小到0.82 MPa,其气孔率由50.37%增大到59.69%。以煤系高岭土为原料,采用激光选区烧结工艺制备多孔陶瓷对煤系高岭土资源的开发利用具有较为重要的意义。 展开更多
关键词 激光选区烧结 煤系高岭土 多孔陶瓷 显微形貌 力学性能
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