基于選擇性激光燒結技術3Y-ZrO2陶瓷的增材制造.pdf

1、增材制造技術以其能夠快速成型制造任意復雜形狀的三維實體，有效縮短制造周期，適于制造難加工材料等優(yōu)點在近十幾年獲得了迅猛發(fā)展，其中選擇性激光燒結（SLS）技術是其中的重要一員。由于SLS技術相比其它增材制造技術具有自己獨特的優(yōu)越性，其已經(jīng)在高分子、金屬材料成型方面有了很多應用。但是，利用SLS成型陶瓷材料目前仍處研究階段，對工業(yè)生產(chǎn)生活中有巨大應用的ZrO2陶瓷的SLS成型研究更是寥寥無幾。基于3Y-ZrO2陶瓷作為重要的結構材料和電子材

2、料在實際中具有廣泛的應用，本文對SLS成型3Y-ZrO2陶瓷及其后處理工藝進行了研究，并對其電學性能與力學性能進行了表征。
　　本文第一部分對增材制造技術的含義、特點、分類進行了說明，重點介紹了SLS的特點和優(yōu)勢。概述了國內(nèi)外利用SLS技術成型氧化物陶瓷的研究現(xiàn)狀，分析了利用SLS技術成型3Y-ZrO2陶瓷的意義。
　　本文第二部分對整個實驗過程中3Y-ZrO2陶瓷的制備以及材料表征手段（XRD、SEM、TEM、EIS、激光

3、粒度分析等）進行了簡要介紹和說明。
　　本文第三部分在分析納米3Y-ZrO2粉末特性和硬脂酸結構特點的基礎上，選擇硬脂酸（SA）作為SLS成型粘結劑。采用有機溶劑沉淀法制備了SA-ZrO2復合粉末，探討了制備過程中硬脂酸溶劑的選擇問題，最終選擇甲醇作為有機溶劑，制備出近球形復合粉末顆粒。
　　本文第四部分采用SA含量為60 vol.％的復合粉末進行SLS成型，并對粉末性能、預熱溫度以及激光功率、掃描速度、掃描間距、粉層層厚等

4、SLS工藝參數(shù)對3Y-ZrO2生坯性能的影響進行了分析。通過對工藝參數(shù)進行優(yōu)化，最終獲得一組最優(yōu)參數(shù)：激光功率P=5.5W，掃描速度v=1500mm/s，掃描間距s=0.15mm，粉層層厚l=0.13mm。最優(yōu)參數(shù)成型出的生坯質(zhì)量較好，可以滿足后處理對強度的要求。
　　本文第五部分針對SLS成型3Y-ZrO2生坯孔隙較多，強度較低，采用冷等靜壓（CIPI）、脫脂、二次冷等靜壓（CIPII）、高溫燒結等后處理工藝提高制件的致密性和強

5、度。通過后處理使SLS成型3Y-ZrO2生坯致密性和強度有了很大提高，最終可獲得密度為94%以上的3Y-ZrO2陶瓷。
　　本文第六部分采用交流阻抗譜（EIS）和彎曲強度對SLS成型3Y-ZrO2陶瓷（1550℃高溫燒結處理）的電學性能和力學性能進行了表征，并與傳統(tǒng)壓片燒結制得的3Y-ZrO2陶瓷進行了比較。由于相同燒結條件下，SLS成型所得3Y-ZrO2陶瓷的致密性較傳統(tǒng)成型ZrO2陶瓷要低，因此前者成型出的3Y-ZrO2陶瓷的