3D打印镁铝尖晶石网格材料的无压烧结和热等静压表征

3D printing of MgAl_(2)O_(4) spinel mesh and densification through pressure-less sintering and hot isostatic pressing

对3D打印镁铝尖晶石网格样品的密度和微观结构进行了表征,对热等静压后具有接近理论密度的样品进行了力学性能检测。烧结样品的微观结构显示出分级晶粒结构,边缘附近有较细的晶粒(平均0.7μm),偶尔有孔隙;线条中心有较粗的晶粒(平均5.2μm)。热等静压导致了大量晶粒长大,平均晶粒尺寸为10.9μm(沿线条边缘的晶粒尺寸变化为2.2μm,线条中心的晶粒尺寸变化为13.1μm),显示出紧密堆积和致密的微观结构。朝向边缘的更细颗粒可能是由于打印过程中的流变行为以及沿边缘的较低粉末含量分布导致较低的坯体密度。这种相对较高的孔隙率会在极低的加热速率下抑制晶粒生长,以控制收缩,从而保持样品的完整性。3D打印样品在热等静压后其密度(3.57 g/cm^(3))和硬度(12.95 GPa)较高,这与通过传统的陶瓷加工技术处理的样品保持一致,证明3D打印镁铝尖晶石网格材料是一种潜在的可用于生物医学领域的候选材料。