供稿人:晏夢(mèng)雪，田小永 發(fā)布日期：2018-04-12
陶瓷材料的直接3D成型一般采用以陶瓷漿料為原材料，使用選區(qū)激光燒結(jié)（SLS）完成素胚的制備，相關(guān)研究表明，其制件相對(duì)密度可以達(dá)到65%以上。但是，由于泥漿的特點(diǎn)，這種成型方式的效率非常低，其加工時(shí)間一般需要幾十個(gè)小時(shí)，不能充分發(fā)揮SLS技術(shù)的特點(diǎn)。近期，法國(guó)國(guó)家高等工業(yè)陶瓷研究院的研究者們采用SLS技術(shù)直接成型陶瓷粉末，并展開(kāi)了相關(guān)的研究。
研究者們采用市售的陶瓷粉末為原材料(Imerys PC804B)，未添加任何粘結(jié)劑，使用PM100T SLS設(shè)備，進(jìn)行了陶瓷制件的成型，其工藝參數(shù)和成形件如圖1所示。工藝實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)激光能量密度較高或者掃描間距較小時(shí)，陶瓷粉末在選區(qū)激光燒結(jié)過(guò)程中發(fā)生了嚴(yán)重的收縮變形。同時(shí)，當(dāng)激光能量密度較低或者掃描間距過(guò)大時(shí)，會(huì)造成制件的致密度較低，存在著較高的孔隙率。
圖1 SLS工藝參數(shù)與制件
圖2 陶瓷先驅(qū)體SLS制件
此外，研究者還對(duì)SLS制備的樣件進(jìn)行了后處理，并研究了后處理?xiàng)l件對(duì)最終制件孔隙率和微觀形態(tài)的影響，如圖3所示。研究結(jié)果顯示，所得制件的最低孔隙率為33%，基本與采用泥漿為原材料的SLS制件類(lèi)似，但依然高于傳統(tǒng)方式制備陶瓷制件的孔隙率。未來(lái)，可通過(guò)優(yōu)化原材料配方及工藝參數(shù)進(jìn)一步降低制件孔隙率。
圖3 制件微觀結(jié)構(gòu)