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《Ceramics International》:粘合剂喷射增材制造纯Al2O3和掺杂Al2O3陶瓷芯材的性能比较

《Ceramics International》:粘合剂喷射增材制造纯Al2O3和掺杂Al2O3陶瓷芯材的性能比较

  • 分类:资讯中心
  • 发布时间:2023-12-18 16:34
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【概要描述】采用粘结剂喷射制造Al2O3和掺杂的Al2O3陶瓷芯材,并对其组织性能进行对比研究。

《Ceramics International》:粘合剂喷射增材制造纯Al2O3和掺杂Al2O3陶瓷芯材的性能比较

【概要描述】采用粘结剂喷射制造Al2O3和掺杂的Al2O3陶瓷芯材,并对其组织性能进行对比研究。

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2023年10月3日,华中科技大学研究人员在《Ceramics International》上发表题为Propertiescomparison of pure Al2O3and doped Al2O3 ceramic cores fabricated by binder jetting additive manufacturing的研究论文,采用粘结剂喷射制造Al2O3和掺杂的Al2O3陶瓷芯材,并对其组织性能进行对比研究。

原文链接:

//doi.org/10.1016/j.ceramint.2023.10.006

 

 

  研究简介  

 

研究了层厚度(50–100μm)和烧结温度(1300–1400°C)对纯Al2O3和95wt%Al2O3–4wt.%TiO2–1wt.%CuO(掺杂Al2O3陶瓷)陶瓷性能的影响。对于层厚为50μm的生坯,掺杂Al2O3陶瓷的最大密度、孔隙率和弯曲强度值比纯Al2O3陶瓷分别提高了14.9%、6.3%和39.6%。当生坯在1300℃~1400℃烧结时,层厚50μm的掺杂Al2O3陶瓷的最佳值分别为2.377±0.036g/cm3、39.34±1.20%和27.44±1.29MPa,与纯Al2O3陶瓷相比,提高率分别为23.0%、27.2%和86.8%。随着层厚和烧结温度的增加,各轴尺寸收缩率逐渐增大,且Z轴始终大于X轴和Y轴。当烧结件厚度为50μm、温度为1300℃时,纯Al2O3陶瓷的最小值分别为2.00±0.15%、1.86±0.15%和1.59±0.15%,掺杂Al2O3陶瓷的最小值分别为13.57±0.20%、12.46±0.57%和12.60±0.17%。另外,当烧结件厚度为100μm、温度为1400℃时,纯Al2O3陶瓷的最大值分别增加到4.90±0.20%、3.94±0.13%和3.61±0.25%,掺杂Al2O3陶瓷的最大值为18.81±0.19%。、17.27±0.75%、16.77±0.39%。这些结果表明,添加烧结助剂可以促进低温烧结并提高陶瓷芯材的机械强度。

 

 

 

图1 每种粉末的形态:(a)氧化铝,(b)氧化铜,(c)二氧化钛和(d)掺杂的氧化铝粉末。C

 

 

 

图2 每种条件下的生坯示意图:(a)高粘合剂饱和度,(b)低粘合剂饱和度,(c)低层厚度,(d)高层厚度。

 

 

 

图3 50μm层厚陶瓷的微观结构:(a)掺杂Al2O3生坯,(b)1400°C烧结的纯Al2O3,(c)1300°C烧结的掺杂Al2O3,(d)1350°C烧结的掺杂Al2O3C,(e)在1400°C下烧结的掺杂Al2O3,以及(f)XRD图像。

 

 

 研究结论 

 

本研究中,纯Al2O3和95wtAl2O3–4wt.%TiO2–1wt.%CuO陶瓷芯由BJAM制造。系统研究了层厚和烧结温度对其综合性能的影响。结论如下:

(1)对于生坯,随着层厚从50μm增加到100μm,纯Al2O3和掺杂Al2O3的密度和弯曲强度逐渐下降,最大值分别为1.270±0.055g/cm3/1.23±0.05MPa和1.501±0.052g/cm3/1.87±0.04MPa。(2)TG/DTA曲线表明,粘结剂的热分解以及CuO/TiO2与Al2O3之间的反应温度均小于1300℃,因此选择1300~1400℃的烧结温度来探讨烧结性能及辅助机理。Al2O3陶瓷的助剂。

(3)随着烧结温度升高到1400℃,纯Al2O3和掺杂Al2O3的烧结密度分别增加了30.6%(1.830±0.014g/cm3)和36.9%(2.377±0.036g/cm3),相应的孔隙率降低了23%。与50μm处的生坯密度相比,分别为(54.02±0.85%)和40%(39.34±1.20%)。此时,在各个温度和样品下,Z轴的尺寸收缩率始终大于X轴和Y轴。掺杂Al2O3的最大弯曲强度比纯Al2O3提高了86.8%。

 

——END——

 

 

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