[發(fā)明專(zhuān)利]一種基于3D打印技術(shù)的核殼結(jié)構(gòu)陶瓷復(fù)合材料成形方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811088769.8
• 申請(qǐng)日: 2018-09-18
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109293382A
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-02-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 魯中良;李滌塵;隨雨濃;夏園林
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 西安交通大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): C04B35/80
• 分類(lèi)號(hào): C04B35/80;C04B35/584;C04B35/565;C04B35/14;C04B35/10;C04B35/057;C04B35/622;B33Y10/00;B33Y70/00;B33Y80/00
• 代理公司: 西安通大專(zhuān)利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 徐文權(quán)

1.一種基于3D打印技術(shù)的核殼結(jié)構(gòu)陶瓷復(fù)合材料成形方法，其特征在于，稱(chēng)取所需基體材料和增強(qiáng)材料，基體材料采用陶瓷、纖維和樹(shù)脂中的至少一種，增強(qiáng)材料采用陶瓷、纖維、樹(shù)脂或金屬，擠出方式采用共擠出方式或同軸擠出方式；

采用共擠出方式時(shí)，包括以下步驟：

步驟一，在中心料筒內(nèi)依次套入若干直徑依次變小的內(nèi)層料筒，中心料筒和內(nèi)層料筒的總量等于基體材料種類(lèi)的數(shù)量，將增強(qiáng)材料依次裝入中心料筒和內(nèi)層料筒中，冷凍成型后取出增強(qiáng)材料，制得增材棒料；

步驟二，在3D打印機(jī)的料筒中添加基體材料，并將增材棒料置于基體材料中部；

步驟三，擠出時(shí)，根據(jù)需要控制3D打印機(jī)的活塞推動(dòng)料筒中的漿料進(jìn)入同軸噴嘴，在出口處形成基體材料包裹增強(qiáng)材料的核殼包裹結(jié)構(gòu)；

步驟四，3D打印機(jī)持續(xù)打印，直至零件完成，得到核殼結(jié)構(gòu)復(fù)合材料胚體；

步驟五，將核殼結(jié)構(gòu)復(fù)合材料胚體在真空環(huán)境下干燥脫脂，并進(jìn)行燒結(jié)處理，最終轉(zhuǎn)化為陶瓷；

采用同軸擠出方式時(shí)，包括以下步驟：

步驟一，將所需基體材料和增強(qiáng)材料置于3D打印機(jī)的基體材料供料筒和增強(qiáng)材料供料筒，增強(qiáng)材料供料筒將增強(qiáng)材料送入基體材料的中部；

步驟二，擠出時(shí)，根據(jù)需要控制3D打印機(jī)的活塞共同擠壓基體材料供料筒和增強(qiáng)材料供料筒，使基體材料和增強(qiáng)材料共同擠出，在出口處形成外部材料包裹內(nèi)部材料的核殼包裹結(jié)構(gòu)；

步驟三，3D打印機(jī)持續(xù)打印，直至零件完成，得到核殼結(jié)構(gòu)復(fù)合材料胚體；

步驟四，將核殼結(jié)構(gòu)復(fù)合材料胚體在真空環(huán)境下干燥脫脂，并進(jìn)行燒結(jié)處理，最終轉(zhuǎn)化為陶瓷。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于3D打印技術(shù)的核殼結(jié)構(gòu)陶瓷復(fù)合材料成形方法，其特征在于，擠出時(shí)，核殼包裹結(jié)構(gòu)的細(xì)絲直徑≥30微米。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于3D打印技術(shù)的核殼結(jié)構(gòu)陶瓷復(fù)合材料成形方法，其特征在于，核殼包裹結(jié)構(gòu)中，增強(qiáng)材料的直徑占基體材料直徑的1/5～5/6。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于3D打印技術(shù)的核殼結(jié)構(gòu)陶瓷復(fù)合材料成形方法，其特征在于，纖維材料采用玻璃纖維、碳纖維、芳綸纖維、聚芳酰胺纖維和智能纖維中的一種或多種組合。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于3D打印技術(shù)的核殼結(jié)構(gòu)陶瓷復(fù)合材料成形方法，其特征在于，陶瓷材料采用氧化硅、氧化鈣、氧化鋁、碳化硅、氮化硅和金屬陶瓷的一種或多種組合。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于3D打印技術(shù)的核殼結(jié)構(gòu)陶瓷復(fù)合材料成形方法，其特征在于，樹(shù)脂采用聚乙烯、聚苯乙烯、聚四氟乙烯、酚醛樹(shù)脂、聚酯樹(shù)脂、聚酰胺樹(shù)脂等、聚甲醛、聚酰胺、聚砜和聚醚的一種或多種組合。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于3D打印技術(shù)的核殼結(jié)構(gòu)陶瓷復(fù)合材料成形方法，其特征在于，金屬采用Al、Ni、Ti、Zn、Fe及Al、Ni、Ti、Zn或Fe的合金。