[發(fā)明專利]基于凝膠注模3D打印的纖維增強(qiáng)陶瓷異型件成型方法在審
| 申請(qǐng)?zhí)枺?/td> | 201711360018.2 | 申請(qǐng)日： | 2017-12-15 |
| 公開（公告）號(hào)： | CN108033802A | 公開（公告）日： | 2018-05-15 |
| 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人： | 崔雨瀟;林彬 | 申請(qǐng)（專利權(quán)）人： | 天津大學(xué) |
| 主分類號(hào)： | C04B35/80 | 分類號(hào)： | C04B35/80;C04B35/14;C04B35/583;C04B35/10;C04B35/48;C04B35/584;C04B35/622;C04B35/624;B33Y10/00;B33Y70/00;B33Y80/00 |
| 代理公司： | 天津市北洋有限責(zé)任專利代理事務(wù)所 12201 | 代理人： | 杜文茹 |
| 地址： | 300350 天津市津南區(qū)海*** | 國(guó)省代碼： | 天津;12 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 基于 凝膠 打印 纖維 增強(qiáng) 陶瓷 異型 成型 方法 | ||
1.一種基于凝膠注模3D打印的纖維增強(qiáng)陶瓷異型件成型方法，其特征在于，包括如下步驟：
1)將陶瓷粉體材料和增強(qiáng)纖維材料混合后，在球磨機(jī)中攪拌混合均勻，得到纖維增強(qiáng)陶瓷材料；
2)配制聚丙烯酰胺溶液，并向聚丙烯酰胺溶液中分別加入潤(rùn)濕分散劑和消泡劑，然后將獲得的纖維增強(qiáng)陶瓷材料以及助燒劑加入所述的溶液中，在分散機(jī)中混合均勻，獲得纖維增強(qiáng)陶瓷交聯(lián)劑泥料；
3)配制過硫酸銨溶液，并向過硫酸銨溶液中加入潤(rùn)濕分散劑和消泡劑，然后將獲得的纖維增強(qiáng)陶瓷材料以及助燒劑加入所述的溶液中，在分散機(jī)中混合均勻，獲得纖維增強(qiáng)陶瓷引發(fā)劑泥料；
4)使用三維建模軟件設(shè)計(jì)異型件的3D模型，并將3D模型轉(zhuǎn)換為分層路徑文件，導(dǎo)入3D打印機(jī)；
5)將步驟2)和步驟3)獲得的纖維增強(qiáng)陶瓷交聯(lián)劑泥料和纖維增強(qiáng)陶瓷引發(fā)劑泥料由兩條管路供給混流管充分混合，混合后的陶瓷泥料供給打印頭，氣泵通入壓縮氣體，提供均勻壓強(qiáng)，打印頭將混合后的陶瓷泥料均勻擠出；
6)打印頭根據(jù)分層路徑文件按照異型件的3D模型當(dāng)前層的輪廓數(shù)據(jù)進(jìn)行平面二維運(yùn)動(dòng)，陶瓷泥料在聚丙烯酰胺和過硫酸銨的聚合反應(yīng)作用下凝固，形成當(dāng)前輪廓截面；
7)完成異型件的3D模型當(dāng)前層的輪廓數(shù)據(jù)后，打印頭上升一個(gè)分層的厚度；
8)重復(fù)步驟5)至步驟7)，直至異型件坯體打印完成；
9)將打印完成的異型件坯體置于烘箱內(nèi)，保持溫度在40-60℃，保溫24-48小時(shí)；
10)在數(shù)控加工中心上對(duì)陶瓷異型件坯體進(jìn)行表面修整，改善表面質(zhì)量；
11)將步驟10)獲得的異型件坯體進(jìn)行脫脂和燒結(jié)，獲得纖維增強(qiáng)陶瓷異型件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于凝膠注模3D打印的纖維增強(qiáng)陶瓷異型件成型方法，其特征在于，步驟1)中所述的陶瓷粉體的粒徑為0.5-2μm；纖維材料的直徑為2-4μm，長(zhǎng)度為20-40μm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于凝膠注模3D打印的纖維增強(qiáng)陶瓷異型件成型方法，其特征在于，步驟1)中所述的纖維增強(qiáng)陶瓷材料中陶瓷粉體材料和增強(qiáng)纖維材料的質(zhì)量比為4-9：1。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于凝膠注模3D打印的纖維增強(qiáng)陶瓷異型件成型方法，其特征在于，步驟2)中所述的聚丙烯酰胺溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1％；。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于凝膠注模3D打印的纖維增強(qiáng)陶瓷異型件成型方法，其特征在于，步驟2)中所述的潤(rùn)濕分散劑和消泡劑的加入質(zhì)量分別為聚丙烯酰胺溶液質(zhì)量的1％。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于凝膠注模3D打印的纖維增強(qiáng)陶瓷異型件成型方法，其特征在于，步驟3)中所述的過硫酸銨溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1％；潤(rùn)濕分散劑和消泡劑的加入質(zhì)量分別為過硫酸銨溶液質(zhì)量的1％。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于凝膠注模3D打印的纖維增強(qiáng)陶瓷異型件成型方法，其特征在于，步驟2)和步驟3)中所述的助燒劑是氧化鋁、氧化鉀和氧化硼中的一種以上，所述的助燒劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為纖維增強(qiáng)陶瓷材料的0.5％。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于凝膠注模3D打印的纖維增強(qiáng)陶瓷異型件成型方法，其特征在于，所述的纖維增強(qiáng)陶瓷交聯(lián)劑泥料和纖維增強(qiáng)陶瓷引發(fā)劑泥料的固含量均為70-75％。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于凝膠注模3D打印的纖維增強(qiáng)陶瓷異型件成型方法，其特征在于，步驟6)中由纖維增強(qiáng)陶瓷交聯(lián)劑泥料和纖維增強(qiáng)陶瓷引發(fā)劑泥料混合的陶瓷泥料發(fā)生聚合反應(yīng)凝固的時(shí)間為1-5分鐘。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于凝膠注模3D打印的纖維增強(qiáng)陶瓷異型件成型方法，其特征在于，步驟1)中所述的陶瓷粉體材料為石英、氧化鋯、氧化鋁、氮化硼和氮化硅中的一種或多種；所述的增強(qiáng)纖維材料為石英纖維、高硅氧纖維、氮化硅纖維和氮化硼纖維中的一種或多種。
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