陶瓷型芯與粘結(jié)劑砂型芯比較,具有型芯強(qiáng)度及耐火度高、透氣性好,鑄件表面光潔、尺寸精度好等多優(yōu)點,不會產(chǎn)生夾砂、斷流缺陷,能成形各類帶細(xì)長流道的復(fù)雜鑄件,是高端復(fù)雜鑄件的常用鑄造型芯,航空發(fā)動機(jī)空心葉片的鑄造即采用陶瓷芯。采用3D打印快速成形陶瓷型芯實現(xiàn)快速鑄造是快速成形技術(shù)研究應(yīng)用的重要領(lǐng)域。分層擠出成形技術(shù)是一種基于漿料擠出的新型快速成形方法,與選擇性激光燒結(jié)、微噴粘接等常用快速成形技術(shù)相比,分層擠出成形陶瓷型芯能夠在常溫、無需激光輻射的條件下成形三維陶瓷樣品,具有設(shè)備成本低、材料體系綠色環(huán)保等突出優(yōu)點,拓寬了快速成型技術(shù)在鑄造領(lǐng)域的應(yīng)用。本文基于分層沉積擠出（快速成形）思想,將高強(qiáng)度陶瓷型芯材料與整體分層沉積成型結(jié)合起來,制造復(fù)雜陶瓷鑄造型芯,為各類復(fù)雜鑄件精密快速鑄造奠定理論與技術(shù)基礎(chǔ)。本課題在國家自然科學(xué)基金面上項目“復(fù)雜陶瓷鑄造型芯分層沉積擠出成型及其精確控制研究（No.51775204）”的資助下,系統(tǒng)地研究了分層擠出成形鑄造用陶瓷型芯的精度控制與性能調(diào)控等若干關(guān)鍵問題,為陶瓷型芯快速低成本地成形奠定了理論基礎(chǔ),具有較大的理論與實際意義。本文的主要內(nèi)容如下:（1）研制構(gòu)建了... 

【文章來源】：華中科技大學(xué)湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

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快速成形技術(shù)整體工藝流程

華中科技大學(xué)博士學(xué)位論文7化整個工藝過程。圖1-2復(fù)雜內(nèi)腔結(jié)構(gòu)整體芯陶瓷模具：（a）STL文件；（b）坯體；（c）燒結(jié)坯體[48]Figure1-2Integrallycoredceramicmoldforturbineairfoilwithacomplexinternalhollowstructurefabricatedusingceramicstereolithography:(a)STLfile,(b)greenbody,and(c)sinteredbodywithoutanycracksatcoreandshellparts1.1.2.4熔融沉積成形技術(shù)熔融沉積成形（Fuseddepositionofceramics，F(xiàn)DC）是由基于高分子聚合物等塑性材料成形的熔融沉積成形技術(shù)（Fuseddepositionmodeling，F(xiàn)DM）發(fā)展而成的成形方法，羅格斯大學(xué)和Argonne國家實驗室率先提出FDC技術(shù)[26,50]。FDC通常采用熱塑性樹脂和陶瓷粉體顆粒的混合物作原材料，先經(jīng)由制絲工藝制備出毫米級細(xì)絲，隨后細(xì)絲受熱熔融并按需逐層堆積最終成形三維的陶瓷生坯[2,29,51]。SriramRangarajan等[25]制備了以RU9作粘結(jié)劑、3wt.%油醇作分散劑的Si3N4混合物，其固含量控制在55vol.%且在185℃時能夠成功制備陶瓷樣品。Lous等[2,52]采用FDC技術(shù)制備壓電陶瓷骨架，采用直徑為5.08mm的噴嘴成功制備了2-2型復(fù)合材料結(jié)構(gòu)，如圖1-3所示，最終鋯鈦酸鉛陶瓷固相含量為30%，通過FDC工藝成形的復(fù)合壓電陶瓷結(jié)構(gòu)的性能與采用雙填法制備的試樣性能相似，該壓電陶瓷－聚合物復(fù)合材料可用于超聲波成像。由高分子材料、石蠟以及粘結(jié)劑組成的熱塑性樹脂結(jié)合劑是目前最常用的FDC原料，能夠成形出實際厚度毫米級的產(chǎn)品，但實際成形的陶瓷制件精度較低，并且由于受到材料熔點限制，可供選擇的材料體系范圍有限[53]。

華中科技大學(xué)博士學(xué)位論文8圖1-3FDC工藝制備的各類傳感器：（a）10×10管陣列；（b）波紋管；（c）螺旋；（d）彎曲傳感器；（e）伸縮和（f）徑向致動器[52]Figure1-3VarietyoftransducersmadebyFDC:(a)10×10tubearray;(b)bellows;(c)spiral;(d)curvedtransducer;(e)telescopingand(f)radialactuatorsmadebyFDC1.2課題研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢分層擠出成形，也被稱作直寫成形，是一種采用水基或非水基的漿料在計算機(jī)控制下按照三維模型的切片路徑層層堆積成形。分層擠出成形作為新興的快速成形技術(shù)，因其具有設(shè)備成本低、材料體系普適性以及綠色環(huán)保等優(yōu)點，近年來在陶瓷成形領(lǐng)域引起關(guān)注。1.2.1分層擠出成形技術(shù)概述分層擠出成形（Layeredextrusionforming）也可稱為直寫成形（Directinkwrite）技術(shù)，分層擠出成形技術(shù)不是一種單一的工藝，而是一個具有多樣性、多用途、多尺度的過程技術(shù)群體[29,54]，一般而言有如下幾種定義：（1）任何能夠按照預(yù)先設(shè)定的模式或布局在不同的表面上沉積、涂敷或加工不同類型材料的技術(shù)或工藝；（2）能夠在可重構(gòu)的短生產(chǎn)運(yùn)行中，使用與直接執(zhí)行到潛在的大型復(fù)雜形狀上

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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碩士論文
[1]分層擠出成形陶瓷型芯裝置及成型性研究[D]. 胡芬.華中科技大學(xué) 2017
[2]空心葉片用氧化鋁基陶瓷型芯性能改進(jìn)研究[D]. 尹遜同.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2015
[3]高粘度材料三維打印機(jī)開發(fā)及食品藥品打印研究[D]. 朱偉杰.浙江大學(xué) 2015
[4]空心葉片鑄造用氧化硅陶瓷型芯的制備工藝[D]. 李敏.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2012
[5]鎳基合金葉片鑄造用氧化鋁陶瓷型芯性能的研究[D]. 范蕙萍.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2008



本文編號：3432001