[發(fā)明專利]一種曲面梯度陶瓷零件及其制造方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010628726.5
• 申請日: 2020-07-01
• 公開（公告）號: CN111892399B
• 公開（公告）日: 2021-10-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 吳甲民;何俊宏;劉榮臻;陳雙;陳安南;陸路;史玉升;李晨輝
• 申請（專利權(quán)）人: 華中科技大學(xué)
• 主分類號: C04B35/488
• 分類號: C04B35/488;C04B35/119;C04B35/587;C04B35/81;C04B35/622;C04B35/626;C04B35/634;C04B35/638;C04B35/64;B33Y10/00;B33Y70/10;B28B19/00
• 代理公司: 華中科技大學(xué)專利中心 42201
• 代理人: 孔娜;李智

本發(fā)明屬于增材制造相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域，其公開了一種曲面梯度陶瓷零件及其制造方法，所述制造方法包括以下步驟：(1)沿著待制造曲面梯度陶瓷零件的模型曲面進(jìn)行切片，以實現(xiàn)模型沿曲面的分層；(2)以多種不同組分的陶瓷膏體為原料，結(jié)合分層結(jié)果先將第一種組分的陶瓷膏體沿模型曲面鋪覆并采用紫外光照射固化，隨后沿著模型曲面鋪覆第二種組分的陶瓷膏體并采用紫外光照射固化，如此重復(fù)進(jìn)行直到所有組分的陶瓷膏體鋪覆及固化完成，由此得到待制造曲面梯度陶瓷零件的素坯，進(jìn)而得到曲面梯度陶瓷零件。本發(fā)明采用曲面鋪覆陶瓷膏體，且采用紫外光照射逐層固化可以很好的解決曲面梯度陶瓷零件難以制造的問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于增材制造相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種曲面梯度陶瓷零件及其制造方法。

背景技術(shù)

曲面梯度陶瓷是一種新型的結(jié)構(gòu)陶瓷，其將曲面結(jié)構(gòu)和材料梯度結(jié)合在一起，使得陶瓷具有更加優(yōu)越的力學(xué)、生物、透波等綜合性能，以陶瓷導(dǎo)彈天線罩為例，其作用是保護(hù)導(dǎo)彈天線和雷達(dá)的正常工作，這要求它不僅具有良好的氣動外形和透波性能，還要有一定的強度和剛度，以承受氣動載荷的作用。導(dǎo)彈天線罩的制造難題主要是難以將良好的透波性能、機械強度、耐腐蝕、耐高溫等優(yōu)良性能結(jié)合在一起。曲面梯度陶瓷能夠很好的解決這個問題，可以利用不同的疊層來使天線罩具有多種優(yōu)良性能，但曲面與梯度結(jié)合陶瓷的成形是目前尚未解決的問題，因此，需要采用新型的陶瓷增材制造方法來制造這種曲面梯度陶瓷。

增材制造(Additive Manufacturing,AM)是一種使用計算機輔助設(shè)計逐層累加的制造方法，區(qū)別于傳統(tǒng)的“等材制造”與“減材制造”，在制造復(fù)雜的與精密零件方面具有很大的優(yōu)勢。陶瓷立體光固化(Stereolithography,SL)是目前主流的陶瓷增材制造技術(shù)之一，與其他方法相比，陶瓷立體光固化技術(shù)可以制造出更為致密、精細(xì)的陶瓷零件。將陶瓷高強度、耐高溫、耐腐蝕、良好的透波性能等與陶瓷立體光固化技術(shù)的特點結(jié)合起來，能夠很大程度地提升高性能陶瓷在各個領(lǐng)域的推廣及應(yīng)用。陶瓷立體光固化通常使用陶瓷膏體和漿料兩種原料，陶瓷膏體與漿料相比，在紫外光照射固化前已經(jīng)具有一定的強度，可以在完成造型而未固化之前保持特定的形狀。曲面梯度陶瓷的應(yīng)用非常廣泛，但是如何實現(xiàn)這種陶瓷的制造具有很大的挑戰(zhàn)，現(xiàn)在的平面切片增材制造技術(shù)很難實現(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進(jìn)需求，本發(fā)明提供了一種曲面梯度陶瓷零件及其制造方法，其以不同組分的陶瓷膏體為原料，采用光固化將第一種組分的陶瓷膏體沿待制備曲面梯度陶瓷的模型的曲面鋪覆并完成固化，隨后鋪覆第二種組分陶瓷膏體并固化，如此重復(fù)，直至鋪覆及固化完所有組分的陶瓷膏體，以得到曲面梯度陶瓷零件素坯，繼而對素坯進(jìn)行排膠及燒結(jié)以得到曲面梯度陶瓷零件，由此陶瓷本身具有一定的強度，曲面鋪覆陶瓷膏體，且采用紫外光照射逐層固化可以很好的解決曲面梯度陶瓷零件難以制造的問題。

為實現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明的一個方面，提供了一種曲面梯度陶瓷零件的制造方法，所述制造方法包括以下步驟：

(1)沿著待制造曲面梯度陶瓷零件的模型曲面進(jìn)行切片，以實現(xiàn)模型沿曲面的分層；

(2)以多種不同組分的陶瓷膏體為原料，結(jié)合分層結(jié)果先將第一種組分的陶瓷膏體沿模型曲面鋪覆并采用紫外光照射固化，隨后沿著模型曲面鋪覆第二種組分的陶瓷膏體并采用紫外光照射固化，如此重復(fù)進(jìn)行直到所有組分的陶瓷膏體鋪覆及固化完成，由此得到待制造曲面梯度陶瓷零件的素坯，進(jìn)而得到曲面梯度陶瓷零件。

進(jìn)一步地，步驟(1)之前還包括以下步驟：將光引發(fā)劑及分散劑溶解在光敏樹脂中以獲得光敏預(yù)混液，再將一種或者多種陶瓷粉體加入所述光敏預(yù)混液中進(jìn)行球磨混合并除氣，以獲得多種不同組分的陶瓷膏體。

進(jìn)一步地，所述光敏樹脂為丙烯酸樹脂和/或環(huán)氧樹脂；所述光引發(fā)劑為自由基光引發(fā)劑和/或陽離子光引發(fā)劑；所述分散劑為聚丙烯酸銨、檸檬酸銨、聚丙烯酸鈉、四甲基氫氧化銨、油酸、硬脂酸、聚乙二醇中的一種或多種。