高性能陶瓷在航空航天、核工程等領域的重大應用需求越來越廣泛,與傳統成型技術相比,陶瓷3D打印成型技術具有制備復雜結構、近凈成型、無??焖僦圃旌徒档统杀镜葍瀯?。
西安交通大學鮑崇高教授團隊采用聚多巴胺對熔融石英(SiO2)陶瓷進行表面包覆改性,取代了傳統光固化成型膏料制備所需的分散劑和吸光劑,制備了基于光固化成型(SLA)技術的SiO2f/m-SiO2陶瓷膏料。所制備的SiO2f/m-SiO2陶瓷膏料具有優異的流變特性和更高的成型精度。采用光固化成型結合硅溶膠浸漬技術對SiO2f/m-SiO2復合陶瓷進行浸漬處理對SiO2f/m-SiO2復合陶瓷的力學性能進行改善。結果表明,當浸漬次數為3次時,SiO2f/m-SiO2復合陶瓷的力學性能得到較大提升,其中彎曲強度增幅約20.4%,壓縮強度增幅約42.0%。
研究組采用陶瓷光固化成型技術,系統研究了SLA膏料組分、光固化成型、脫脂、燒結以及后處理等關鍵技術,其目標結構件成型周期僅需17小時,通過纖維增強、復合浸漬、優化成型、脫脂、燒結工藝等,獲得了滿足致密性、強度和尺寸精度等要求,在復雜構件陶瓷增材制造技術方面取得重要突破。
該成果以《聚多巴胺包覆SiO2陶瓷膏料的制備及光固化成型結合硅溶膠浸漬SiO2f/SiO2復合材料力學性能研究》(The fabrication of fiber-reinforced polyamine-coated silica paste and the mechanical properties of SiO2f/SiO2 composites via stereolithography combined with silica sol impregnation)為題發表于3D打印國際頂級期刊《增材制造》(Additive Manufacturing)上,材料科學與工程學院博士生董文彩為論文第一作者,鮑崇高教授為唯一通訊作者,西安交通大學金屬材料強度國家重點實驗室為論文唯一通訊作者單位。
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