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《Ceramics International》:DLP 3D打印低固含量的紫外光固化配方,制备高强度半透明氧化锆陶瓷

《Ceramics International》:DLP 3D打印低固含量的紫外光固化配方,制备高强度半透明氧化锆陶瓷

  • 分类:行业动态
  • 发布时间:2023-07-06 18:18
  • 访问量:

【概要描述】

《Ceramics International》:DLP 3D打印低固含量的紫外光固化配方,制备高强度半透明氧化锆陶瓷

【概要描述】

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2023年6月7日,江苏南京理工大学机械工程学院、金陵工学院智能科学与控制工程学院的研究人员在《Ceramics International》上发表题为Photo-induced electrostatic actuators towards micro gap regulator and micro gripper based on lead lanthanum zirconate titanate ceramics的研究论文,报道了通过开发合适的脱脂烧结工艺,用较低固含量的浆料配方制备出高强度且全致密的3D打印陶瓷件。

原文链接:

//doi.org/10.1016/j.matdes.2023.112078

  研究简介  

DLP 3D打印技术可以制造具有复杂形状、精确控制内部结构和精细表面加工的陶瓷部件。该3D打印工艺是基于光敏陶瓷浆料的逐层固化,通过紫外线固化并进行有机成分的脱脂和烧结,最终得到成品。这通常需要高固体含量的陶瓷浆料来实现良好的烧结致密化。本文旨在探索利用低成本的DLP3D打印工艺和相对低固含量的紫外光固化系统,制备高强度、全致密且半透明的氧化锆部件。
为了制备浆料,研究人员对来自三个不同供应商的4Y氧化锆粉末进行了评估。结果表明,当氧化锆含量为35 vol%时,可以制备密度为99.6%的氧化锆半透明陶瓷。烧结件表面未观察到大于1 μm的裂纹和气孔。同时对13 × 1 mm的陶瓷片进行了力学试验,结果表明,3D打印氧化锆陶瓷的平均抗弯强度为1566 MPa,最大可达1964 MPa。
  图文速递  

图1  IPA悬浮液中原粉及粒度分布的SEM显微图。

图2 (a)氧化锆含量为35vol %的浆料粘度随剪切速率的变化曲线;(b)固化深度曲线。

图3 用不同氧化锆粉进行DLP 3D打印的陶瓷板。

图4 (a)坯体TGA曲线;(b)脱脂概况。

图5 (a)用氧化锆粉3D打印的坯体;(b)脱脂后。

图6 3D打印和烧结陶瓷。

图9 B3B试验后陶瓷试样断口形貌分析。

  研究结论  

本研究尝试使用桌面打印机和固体含量相对较低的配方,通过数字光处理,制备高质量、高强度和全致密的氧化锆陶瓷件。研究人员采用了固体含量为35%的紫外光固化浆料,具有良好的流变性能和固化性能。
即便不同陶瓷粉会得到不同黏度的浆料以及不同分辨率的打印件,但通过开发适当的脱脂和烧结程序,可以实现用所有浆料打印几乎完全致密的陶瓷。根据B3B测试,所有氧化锆陶瓷显示出非常高的抗弯强度,并且通过SEM分析没有检测到明显的内部加工缺陷或裂纹。

——END——

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