熔融沉积法3D打印制备多孔氧化锆陶瓷

以氧化锆粉为主要原料,采用基于螺杆挤出的熔融沉积法在4种打印路径(单线、网格、单线+矩形、网格+矩形)下3D打印制备了孔隙率均分别为15%、25%、35%、45%的多孔氧化锆陶瓷。对多孔陶瓷的孔壁、打印层间结合、孔结构等进行了显微结构分析,并检测压缩强度。结果表明:1)采用熔融沉积法可以3D打印制备孔壁结构致密、孔形状保持良好的多孔陶瓷;2)低孔隙率时,多孔氧化锆陶瓷的应力-应变曲线呈弹性阶段,无坍塌阶段,随着孔隙率升高,出现明显的坍塌阶段;3)在相同孔隙率下,混合路径制备的多孔陶瓷的压缩强度比单一路径的更高,当孔隙率为15%时,单线+矩形路径打印的多孔陶瓷的压缩强度最高,达到271 MPa。

熔融沉积法3D打印制备氧化锆陶瓷及其力学性能研究

在传统熔融沉积方法的基础上,采用颗粒混合料和螺杆挤出机构3D打印制备了致密和多孔氧化锆陶瓷,系统研究了颗粒原料的打印性能、坯体显微结构特征和陶瓷材料的力学性能。研究结果表明,该方法可以实现倾角达165°和跨度为5.5 mm的无支撑结构的打印成型。研究了两种打印路径对致密氧化锆陶瓷抗弯强度及抗弯强度Weibull模数的影响,结果表明与传统单线填充模式相比,“单线+矩形”复合填充模式可以得到更高致密度和更优力学性能的陶瓷(抗弯强度达到637.8 MPa,Weibull模数达到9.10)。研究了不同气孔率多孔氧化锆陶瓷的压缩力学行为,结果表明陶瓷的抗压强度和气孔率之间存在复合指数规律,低气孔率时异面压缩的应力-应变曲线只呈现弹性阶段,高气孔率时出现弹性阶段和坍塌阶段,均未出现密实阶段。