CN106670455A - 一种陶瓷金属异质结构3d打印成型制造方法 - Google Patents

一种陶瓷金属异质结构3d打印成型制造方法 Download PDF

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CN106670455A
CN106670455A CN201710088220.8A CN201710088220A CN106670455A CN 106670455 A CN106670455 A CN 106670455A CN 201710088220 A CN201710088220 A CN 201710088220A CN 106670455 A CN106670455 A CN 106670455A
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何鹏
林铁松
陈倩倩
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哈尔滨工业大学
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER
    • B22F3/00Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33YADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y10/00Processes of additive manufacturing

Abstract

一种陶瓷金属异质结构3D打印成型制造方法,本发明涉及3D打印成型制造方法。本发明要解决陶瓷金属异质结构复杂形状成型困难,且金属与陶瓷材料钎焊形成的焊接结构件接头存在较大应力的问题。方法:一、三维模型建立;二、Si3N4陶瓷料浆的制备;三、Ti金属料浆的制备;四、引发剂的制备;五、输送浆料及打印;六、逐层打印;七、烧结,得到陶瓷金属异质结构件。本发明用于一种陶瓷金属异质结构3D打印成型制造方法。

Description

一种陶瓷金属异质结构3D打印成型制造方法
技术领域
[00〇1]本发明涉及3D打印成型制造方法。
背景技术
[00〇2] 3D打印技术是一种以数字模型文件为基础,运用粉末状金属或塑料等可粘合材料,通过逐层打印的方式来构造物体的技术。它无需机械加工或任何模具,就能直接从计算机图形数据中生成任何形状的零件。邪冷打印技术用低粘度、高固含量的金属粉末料浆来代替3D打印的原材料,把这种料浆当做打印的“墨水”,在室温或低温条件下实现金属零件坯体的逐层打印。3D冷打印技术能一体化成形具有任意复杂空间结构的零件坯体,无需使用激光,直接在常温或低温下成形,成形后坯体再经干燥、脱脂和烧结得到致密结构件,是一种新型的易实现、高效率、低成本的3D打印技术。
[00〇3] 3D打印技术可以实现结构优化,适合于复杂形状零件的制造,也适合于难加工材料的制造,由于陶瓷材料硬而脆的特点使其加工成形尤其困难,特别是复杂陶瓷件需通过模具来成形,模具加工成本高、开发周期长,难以满足产品不断更新的需求。
发明内容
[0004] 本发明要解决陶瓷金属异质结构复杂形状成型困难,且金属与陶瓷材料钎焊形成的焊接结构件接头存在较大应力的问题,而提供一种陶瓷金属异质结构3D打印成型制造方法。
[0005] 一种陶瓷金属异质结构3D打印成型制造方法是按以下步骤进行:
[0006] —、三维模型建立:
[0007] 通过Auto CAD软件建立零件结构的三维模型,模型经分层切片处理,设定打印层厚度为0.5mm〜1mm,打印时,浆料喷头与引发剂喷头的移动速度为20mm/S〜50mm/s,将数据传输到3D冷打印设备中;
[0008] 二、Si3N4陶瓷料浆的制备:
[0009] 将丙烯酰胺、N,N’_亚甲基双丙烯酰胺溶解于去离子水中,得到预混液A,向预混液A中加入质量百分数为25%〜28 %的氨水和异辛醇,然后加入Si3N4陶瓷粉末混合搅拌,再加入A1203,在N2气氛下球磨20h,得到Si3N4陶瓷料浆;
[0010] 所述的Si3N4陶瓷料浆中Si3N4陶瓷粉末的固相体积分数为40%〜50% ;
[0011] 所述的N,N’_亚甲基双丙烯酰胺与去离子水的质量比为(〇.2〜0.3): 100;所述的丙烯酰胺与去离子水的质量比为(20〜30): 100;所述的质量分数为25%〜28%的氨水与预混液A的质量比为(0.4〜1.0):100;所述的异辛醇与预混液A的质量比为(〇_1〜〇_3):100;所述的AI2O3与Si3N4陶瓷粉末的质量比为(2〜5): 100;
[0012] 三、Ti金属料浆的制备:
[0013] 将丙烯酰胺、N,N,-亚甲基双丙烯酰胺溶解于去离子水中,得到预混液B,向预混液B中加入质量百分数为25 %〜28 %的氨水和异辛醇,然后加入Ti金属粉末混合搅拌,在%气氛下球磨20h,得到Ti金属料浆;
[0014] 所述的Ti金属料浆中Ti金属粉末的固相体积分数为40%〜60% ;
[0015] 所述的N,N’_亚甲基双丙烯酰胺与去离子水的质量比为(0.2〜0.3): 100;所述的丙烯酰胺与去离子水的质量比为(20〜30): 100;所述的质量分数为25%〜28%的氨水与预混液B的质量比为(0.4〜1.0): 100;所述的异辛醇与预混液B的质量比为(0.1〜0.3): 100;
[0016] 四、引发剂的制备:
[〇〇17] 将偶氮二异丁基脒盐酸盐与水混合,得到质量百分数为20 %〜30 %的引发剂水溶液;
[0018] 五、输送浆料及打印:
[0019] 保持Si3N4陶瓷料浆及Ti金属料浆的温度为50°C〜6(TC,采用两套送料系统分别输送Si3N4陶瓷料浆及Ti金属料浆至同一浆料喷头中,采用另一套送料系统输送引发剂水溶液至引发剂喷头,且浆料喷头与引发剂喷头同时输送,设输送Si3N4陶瓷料浆系统的流速心及输送Ti金属料浆系统的流速¥2,且¥1 = ¥2,¥1及¥2恒定,设浆料喷头的挤出体积流量为〇,设Si3N4陶瓷料浆输送体积流量为&,设输送Si3N4陶瓷料浆系统出口的截面积为㊀:,设Ti金属料浆输送体积流量为Q2,设输送Ti金属料浆系统出口的截面积S2,Q = Qi+Q2,保持Q恒定,设引发剂喷头的挤出体积流量为Q3,Q: Q3 = 1: (0.05〜0 • 3);室温下,由陶瓷打印开始,保持&= Q,Q2 = 0,直至打印至陶瓷与金属的过渡区域,在W恒定的条件下,通过改变输送Si3N4陶瓷料浆系统出口的截面积Si,使&与时间的函数呈线性变化,5^变化率为2mm2/S〜5ram2/S,随时间增加,Qi降低,在V2恒定的条件下,通过改变输送Ti金属料浆系统出口的截面积82,使&与时间的函数呈线性变化,S2变化率为2mm2/S〜5ram2/s,随时间增加,Q2增大,当& = 〇2时,在Qi = Q2的条件下,保持2〇Os〜300s,保持后,在Vi恒定的条件下,继续以改变输送Si3N4陶瓷料浆系统出口的截面积为&,使Qi与时间的函数呈线性变化,&变化率为2mm2/s〜5mm2/s,随时间增加,Qi降低,在V2恒定的条件下,改变输送Ti金属料浆系统出口的截面积S2,使Q2与时间的函数呈线性变化,32变化率为2mm2/s〜5mm2/s,随时间增加,Q2增大,当&降低至〇,Q2增大至Q时,然后以Q2 = Q的速度打印Ti金属,直至一层打印完成;
[0020] 六、逐层打印:
[0〇21] 在室温条件下,按步骤五逐层打印成零件坯体,得到3D冷打印坯体;
[0〇22] 七、烧结:
[0023] 将3D冷打印坯体千燥,然后在温度为40(TC〜600°C下脱脂,再在温度为160(TC〜1700°C下进行烧结2h,最后随炉冷却,得到陶瓷金属异质结构件。
[0〇24]本发明的有益效果是:1、本发明陶瓷金属异质结构3D打印成型制造技术,可以实现任意复杂结构零件的制造,可以解决陶瓷材料硬而脆使其加工成型困难的问题。
[〇〇25] 2、本发明采用3D冷打印技术,直接在常温或低温下成形,成形后坯体再经干燥、脱脂和烧结得到致密结构件,是一种新型的易实现、高效率、低成本的3D打印技术。
[0〇26] 3、通过陶瓷材料与金属材料的逐渐过渡,能够提高陶瓷与金属的结合强度。
[0〇27] 4、在3D冷打印、整体烧结过程中,释放了部分结构应力,有效缓和了陶瓷金属结构件的接头应力较大的问题。
[0〇28] 本发明用于一种陶瓷金属异质结构3D打印成型制造方法。
具体实施方式
[0029] 具体实施方式一:本实施方式的一种陶瓷金属异质结构3D打印成型制造方法是按以下步骤进行:
[0030] ―、三维模型建立:
[0031] 通过Auto CAD软件建立零件结构的三维模型,模型经分层切片处理,设定打印层厚度为0.5mm〜1mm,打印时,浆料喷头与引发剂喷头的移动速度为2〇mra/s〜50mm/s,将数据传输到3D冷打印设备中;
[0032] 二、Si3N4陶瓷料浆的制备:
[0033] 将丙烯酰胺、N,N’_亚甲基双丙烯酰胺溶解于去离子水中,得到预混液A,向预混液A中加入质量百分数为25%〜28 %的氨水和异辛醇,然后加入ShN4陶瓷粉末混合搅拌,再加入Al2〇3,在N2气氛下球磨20h,得到Si3N4陶瓷料浆;
[0034] 所述的Si3N4陶瓷料浆中Si3N4陶瓷粉末的固相体积分数为40%〜50% ;
[0035] 所述的N,N’_亚甲基双丙烯酰胺与去离子水的质量比为(0.2〜0.3): 100;所述的丙烯酰胺与去离子水的质量比为(20〜30): 100;所述的质量分数为25%〜28%的氨水与预混液A的质量比为(0.4〜1.0): 100;所述的异辛醇与预混液A的质量比为(0.1〜0.3): 100;所述的AI2O3与Si3N4陶瓷粉末的质量比为(2〜5): 100;
[〇〇36] 三、Ti金属料浆的制备:
[〇〇37] 将丙烯酰胺、N,N’_亚甲基双丙烯酰胺溶解于去离子水中,得到预混液B,向预混液
B中加入质量百分数为25 %〜28 %的氨水和异辛醇,然后加入Ti金属粉末混合搅拌,在他气氛下球磨20h,得到Ti金属料浆;
[〇〇38] 所述的Ti金属料浆中Ti金属粉末的固相体积分数为40%〜60%;
[〇〇39] 所述的N,N’_亚甲基双丙烯酰胺与去离子水的质量比为(0.2〜0.3): 100;所述的丙烯酰胺与去离子水的质量比为(20〜30): 100;所述的质量分数为25%〜28%的氨水与预混液B的质量比为(0.4〜1.0): 100;所述的异辛醇与预混液B的质量比为(0• 1〜0.3): 100;
[0040] 四、引发剂的制备:
[〇〇41] 将偶氮二异丁基脒盐酸盐与水混合,得到质量百分数为20%〜30%的引发剂水溶液;
[〇〇42] 五、输送浆料及打印:
[〇〇43] 保持Si3N4陶瓷料浆及Ti金属料浆的温度为50°C〜60°C,采用两套送料系统分别输送Si3N4陶瓷料浆及Ti金属料浆至同一浆料喷头中,采用另一套送料系统输送引发剂水溶液至引发剂喷头,且浆料喷头与引发剂喷头同时输送,设输送Si3N4陶瓷料浆系统的流速心及输送Ti金属料浆系统的流速¥2,且¥1 = ¥2,¥1及¥2恒定,设浆料喷头的挤出体积流量为〇,设Si3N4陶瓷料浆输送体积流量为&,设输送Si3N4陶瓷料浆系统出口的截面积为㊀!,设Ti金属料浆输送体积流量为Q2,设输送Ti金属料浆系统出口的截面积S2,Q = Qi+Qs,保持Q恒定,设引发剂喷头的挤出体积流量为Q3,Q:Q3=1: (0.05〜0.3);室温下,由陶瓷打印开始,保持&= Q,Q2 = 0,直至打印至陶瓷与金属的过渡区域,在Vi恒定的条件下,通过改变输送Si3N4陶瓷料浆系统出口的截面积Si,使&与时间的函数呈线性变化,31变化率为2mm2/s〜5ram2/S,随时间增加,Ch降低,在V2恒定的条件下,通过改变输送Ti金属料浆系统出口的截面积S2,使Q2与时间的函数呈线性变化,s2变化率为2mm2/s〜5mm2/s,随时间增加,Q2增大,当Qi = Q2时,在Qi = Q2的条件下,保持200s〜3〇Os,保持后,在Vi恒定的条件下,继续以改变输送Si3N4陶瓷料浆系统出口的截面积,使Qi与时间的函数呈线性变化,化率为2mm2/s〜5mm2/s,随时间增加,Qi降低,在V2恒定的条件下,改变输送Ti金属料浆系统出口的截面积S2,使Q2与时间的函数呈线性变化,S2变化率为2mm2/s〜5mra2/S,随时间增加,Q2增大,当Q!降低至0,Q2增大至Q时,然后以Q2 = Q的速度打印Ti金属,直至一层打印完成;
[〇〇44] 六、逐层打印:
[〇〇45] 在室温条件下,按步骤五逐层打印成零件坯体,得到3D冷打印坯体;
[〇〇46] 七、烧结:
[0〇47] 将3D冷打印坯体千燥,然后在温度为400 °C〜600 °C下脱脂,再在温度为1600 r〜l7〇0°C下进行烧结2h,最后随炉冷却,得到陶瓷金属异质结构件。
[0〇48]本实施方式的有益效果是:1、本实施方式陶瓷金属异质结构3D打印成型制造技术,可以实现任意复杂结构零件的制造,可以解决陶瓷材料硬而脆使其加工成型困难的问题。
[0〇49] 2、本实施方式采用3D冷打印技术,直接在常温或低温下成形,成形后坯体再经干燥、脱脂和烧结得到致密结构件,是一种新型的易实现、高效率、低成本的3D打印技术。
[0〇5〇] 3、通过陶瓷材料与金属材料的逐渐过渡,能够提高陶瓷与金属的结合强度。
[〇〇51] 4、在%冷打印、整体烧结过程中,释放了部分结构应力,有效缓和了陶瓷金属结构件的接头应力较大的问题。
[0〇52]具体实施方式二:本实施方式与具体实施方式一不同的是:步骤二中所述的Si3N4陶瓷粉末的粒径为10wn〜20wn。其它与具体实施方式一相同。
[0〇53]具体实施方式三:本实施方式与具体实施方式一或二之一不同的是:步骤二中所述的AhO3的粒径为lwn〜2nm。其它与具体实施方式—或二相同。
[0〇54]具体实施方式四:本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是:步骤三中所述的Ti金属粉末的粒径为lOwn〜2〇_。其它与具体实施方式一至三相同。 ’
[0〇55]貞体矣施方式五:本实施方式与具体实施方式—至四之一不同的是.步骤一中设定打^层厚度为1mm,打印时,菜料喷头与引发剂喷头的移动速度为—A。其它与具体实施方式一至四相同。
[0〇56]貞体实施方式六:本实施方式与具体实施方瓷料楽中祕_粉末的固相体积分数为5()%。其它‘^实疋施相同。
•伞式与具体实施方式—至六之一不同的是:步骤三中所
j 。齡域魅■式—至六相同。
[0_具体头施万式八:本实施万式与具体实施
Q1=Q2时,在QFQ2的条件下,保持2〇〇s。其它与具体疋爲五中当
[〇_具体实施方式九:本实施方式与具体实施方f |3=的邪冷打棚杆誠碰温度編^棚旨。其它^至= 骤七中“
[〇_具体实施方式十:本实施方式与具体实施方施方式至^目$
在温度为腸。C下肺烧结此。其它与具体实施方不冋的疋涉骤七中再
[0061] 采用以下实施例验证本发明的有益效果:
[0062] 实施例一:
[〇〇63] 一种陶瓷金属异质结构3D打印成型制造方法是按以下步骤进行:
[0064] —、三维模型建立:
[〇〇65] 通过Auto CAD软件建立零件结构的三维模型,模型经分层切片处理,设定打印层厚度为1mm,打印时,浆料喷头与引发剂喷头的移动速度为5〇mm/s,将数据传输到3D冷打印设备中;
[0066] 二、Si3N4陶瓷料浆的制备:
[〇〇67] 将丙烯酰胺、N,N’_亚甲基双丙烯酰胺溶解于去离子水中,得到预混液A,向预混液
A中加入质量百分数为25 %的氨水和异辛醇,然后加入Si3N4陶瓷粉末混合搅拌,再加入A1203,在N2气氛下球磨20h,得到Si3N4陶瓷料浆;
[〇〇68] 所述的Si3N4陶瓷料浆中Si3N4陶瓷粉末的固相体积分数为50% ;
[〇〇69] 所述的N,N’_亚甲基双丙烯酰胺与去离子水的质量比为0.3:100;所述的丙烯酰胺与去离子水的质量比为25:100;所述的质量分数为25%的氨水与预混液A的质量比为1.0:100;所述的异辛醇与预混液A的质量比为0.2:100;所述的A1203与Si3N4陶瓷粉末的质量比为3:100;
[〇〇7〇] 三、Ti金属料浆的制备:
[〇〇71] 将丙烯酰胺、N,N’_亚甲基双丙烯酰胺溶解于去离子水中,得到预混液B,向预混液
B中加入质量百分数为25%的氨水和异辛醇,然后加入Ti金属粉末混合搅拌,在N2气氛下球磨20h,得到Ti金属料浆;
[〇〇72]所述的Ti金属料浆中Ti金属粉末的固相体积分数为60% ;
[〇〇73] 所述的N,N’_亚甲基双丙烯酰胺与去离子水的质量比为0.3:100;所述的丙烯酰胺与去离子水的质量比为25:100;所述的质量分数为25%的氨水与预混液B的质量比为1.0:100;所述的异辛醇与预混液B的质量比为0.2:100;
[0074]四、引发剂的制备:
[〇〇75] 将偶氮二异丁基脒盐酸盐与水混合,得到质量百分数为20%的引发剂水溶液;
[0076] 五、输送浆料及打印:
[〇〇77] 保持Si3N4陶瓷料浆及Ti金属料浆的温度为50°C,采用两套送料系统分别输送
Si3N4陶瓷料浆及Ti金属料浆至同一浆料喷头中,采用另一套送料系统输送引发剂水溶液至引发剂喷头,且浆料喷头与引发剂喷头同时输送,设输送Si3N4陶瓷料浆系统的流速W及输送T i金属料浆系统的流速V2,且Vi = V2,Vi及V2恒定,设浆料喷头的挤出体积流量为Q =39.3mm3/s,设Si3N4陶瓷料浆输送体积流量为&,设输送Si3N4陶瓷料浆系统出口的截面积为Si,设Ti金属料楽输送体积流量为Q2,设输送Ti金属料楽系统出口的截面积为S2,Q = Qi+Q2,保持Q恒定,设引发剂喷头的挤出体积流量为Q3,Q:Q3 = 1:0.2;室温下,由陶瓷打印开始,保持Qi = Q,Q2 = 0,直至打印至陶瓷与金属的过渡区域,在W恒定的条件下,通过改变输送Si3N4陶瓷料浆系统出口的截面积Si,使Qi与时间的函数呈线性变化,化率为2mm2/S,随时间增加,Qi降低,在V2恒定的条件下,通过改变输送Ti金属料衆系统出口的截面积S2,使Q2与时间的函数呈线性变化,S2变化率为2mm2/s,随时间增加,Q2增大,当Q1 = Q2时,在仏=Q2的条件下,保持200s,保持后,在W恒定的条件下,继续以改变输送Si3N4陶瓷料浆系统出口的截面积s:i,使&与时间的函数呈线性变化,Si变化率为a™2/s,随时间增加,Qi降低,在V2恒定的条件下,改变输送Ti金属料浆系统出口的截面积S2,使Q2与时间的函数呈线性变化,S2变化率为2mm2/s,随时间增加,Q2增大,当&降低至0,Q2增大至Q时,然后以Q2 = Q的速度打印Ti金属,直至一层打印完成;
[〇〇78] 六、逐层打印:
[〇〇79] 在室温条件下,按步骤五逐层打印成零件坯体,得到3D冷打印坯体;
[〇〇8〇] 七、烧结:
[〇〇81] 将3D冷打印坯体干燥,然后在温度为600°C下脱脂,再在温度为1650°C下进行烧结
2h,最后以降温速度为5°C/min冷却至室温,得到陶瓷金属异质结构件;
[0〇82] 步骤二中所述的Si3N4陶瓷粉末的粒径为l〇wn;
[0083] 步骤二中所述的Al2〇3的粒径为lwn;
[0〇84]步骤三中所述的Ti金属粉末的粒径为l〇ym;
[0〇85] 步骤五中Vi = V2 = 0 • 6mm/s,设浆料喷头的流速为V = 50mm/s;
[0〇86]本实施例中通过电机转动螺杆改变料浆出口截面积来控制Si3N4陶瓷料浆及Ti金属料浆的输送体积流量,当输送系统未使用时,输送Si3N4陶瓷料浆系统出口的截面积&及输送Ti金属料浆系统出口的截面积s2为最大值时,Sl = & =丨5mm x 5mm。
[0〇87]本实施例制备的Ti与SisN4陶瓷的陶瓷金属异质结构件致密度约邪%。
_8]本实施例制得的Ti与Si3N4陶瓷的陶瓷金属异质结构件接头抗剪强度达到l〇〇MPa以上,比奸焊ShN4陶瓷与Ti金属接头提高30%左右。

Claims (10)

1.一种陶瓷金属异质结构3D打印成型制造方法,其特征在于一种陶瓷金属异质结构3D打印成型制造方法是按以下步骤进行: 一、三维模型建立: 通过Auto CAD软件建立零件结构的三维模型,模型经分层切片处理,设定打印层厚度为0.5mm〜1mm,打印时,浆料喷头与引发剂喷头的移动速度为20mm/s〜50mm/s,将数据传输到3D冷打印设备中; 二、Si3N4陶瓷料浆的制备: 将丙烯酰胺、N,N’_亚甲基双丙烯酰胺溶解于去离子水中,得到预混液A,向预混液A中加入质量百分数为25%〜28%的氨水和异辛醇,然后加入Si3N4陶瓷粉末混合搅拌,再加入Al2O3,在N2气氛下球磨20h,得到Si3N4陶瓷料浆; 所述的Si3N4陶瓷料浆中Si3N4陶瓷粉末的固相体积分数为40%〜50% ; 所述的N,N’_亚甲基双丙烯酰胺与去离子水的质量比为(0.2〜0.3):100;所述的丙烯酰胺与去离子水的质量比为(20〜30): 100;所述的质量分数为25%〜28%的氨水与预混液A的质量比为(0.4〜1.0): 100 ;所述的异辛醇与预混液A的质量比为(0.1〜0.3): 100 ;所述的Al2O3与Si3N4陶瓷粉末的质量比为(2〜5):100; 三、Ti金属料浆的制备: 将丙烯酰胺、N,N’_亚甲基双丙烯酰胺溶解于去离子水中,得到预混液B,向预混液B中加入质量百分数为25%〜28%的氨水和异辛醇,然后加入Ti金属粉末混合搅拌,在N2气氛下球磨20h,得到Ti金属料浆; 所述的Ti金属料楽中Ti金属粉末的固相体积分数为40 %〜60 % ; 所述的N,N’_亚甲基双丙烯酰胺与去离子水的质量比为(0.2〜0.3):100;所述的丙烯酰胺与去离子水的质量比为(20〜30): 100;所述的质量分数为25%〜28%的氨水与预混液B的质量比为(0.4〜1.0):100;所述的异辛醇与预混液B的质量比为(0.1〜0.3):100; 四、引发剂的制备: 将偶氮二异丁基脒盐酸盐与水混合,得到质量百分数为20 %〜30 %的引发剂水溶液; 五、输送浆料及打印: 保持Si3N4陶瓷料浆及Ti金属料浆的温度为50 °C〜60 °C,采用两套送料系统分别输送Si3N4陶瓷料浆及Ti金属料浆至同一浆料喷头中,采用另一套送料系统输送引发剂水溶液至引发剂喷头,且浆料喷头与引发剂喷头同时输送,设输送Si3N4陶瓷料浆系统的流速V1及输送Ti金属料浆系统的流速V2,且¥工=V2,V1&V2恒定,设浆料喷头的挤出体积流量为Q,设Si3N4陶瓷料浆输送体积流量为Q1,设输送Si3N4陶瓷料浆系统出口的截面积为S1,设Ti金属料浆输送体积流量为Q2,设输送Ti金属料浆系统出口的截面积32 ,Q = QdQ2,保持Q恒定,设引发剂喷头的挤出体积流量为Q3,QiQ3=1: (0.05〜0.3);室温下,由陶瓷打印开始,保持Q1= Q,Q2 = O,直至打印至陶瓷与金属的过渡区域,在Vi恒定的条件下,通过改变输送Si3N4陶瓷料浆系统出口的截面积31,使&与时间的函数呈线性变化,31变化率为2mm2/S〜5mm2/S,随时间增加,Qi降低,在%恒定的条件下,通过改变输送Ti金属料浆系统出口的截面积32,使Q2与时间的函数呈线性变化,32变化率为2mm2/s〜5mm2/S,随时间增加,Q2增大,当& = 02时,在Qi = Q2的条件下,保持200s〜300s,保持后,在V1恒定的条件下,继续以改变输送Si3N4陶瓷料浆系统出口的截面积为S1,使&与时间的函数呈线性变化,31变化率为2mm2/S〜5mm2/S,随时间增加,Qi降低,在V2恒定的条件下,改变输送Ti金属料浆系统出□的截面积S2,使出与时间的函数呈线性变化,S2变化率为2mm2/s〜5mm2/s,随时间增加,Q2增大,当Qi降低至〇,Q2增大至Q时,然后以Q2 = Q的速度打印Ti金属,直至一层打印完成;/、、逐层打印:在室温条件下,按步骤五逐层打印成零件坯体,得到加冷打印坯体;七、烧结:将3D冷打印坯体千燥,然后在温度为400 °C〜600 °C下脱脂,再在温度为16〇0°C〜17〇〇°C下进行烧结2h,最后随炉冷却,得到陶瓷金属异质结构件。
2.根据权利要求1所述的一种陶瓷金属异质结构3D打印成型制造方法,其特征在于步骤二中所述的S i 3N4陶瓷粉末的粒径为1 〇Mi〜20wii。
3.根据权利要求1所述的一种陶瓷金属异质结构3D打印成型制造方法,其特征在于步骤二中所述的Al2〇3的粒径为〜2wii。
4.根据权利要求1所述的一种陶瓷金属异质结构3D打印成型制造方法,其特征在于步骤三中所述的Ti金属粉末的粒径为l〇Mi〜20wn。
5.根据权利要求1所述的一种陶瓷金属异质结构3〇打印成型制造方法,其特征在于步骤一中设定打印层厚度为1mm,打印时,浆料喷头与引发剂喷头的移动速度为5〇™/s。
6.根据权利要求1所述的一种陶瓷金属异质结构3D打印成型制造方法,其特征在于步骤二中所述的Si3N4陶瓷料浆中Si3N4陶瓷粉末的固相体积分数为50 %。
7.根据权利要求1所述的一种陶瓷金属异质结构3D打印成型制造方法,其特征在于步骤三中所述的Ti金属料浆中Ti金属粉末的固相体积分数为60%。
8.根据权利要求1所述的一种陶瓷金属异质结构3D打印成型制造方法,其特征在于步骤五中当Qi = Q2时,在Qi = Q2的条件下,保持2〇〇s。
9.根据权利要求1所述的一种陶瓷金属异质结构邪打印成型制造方法,其特征在于步骤七中将邪冷打印坯体干燥,然后在温度为600°C下脱脂。
10.根据权利要求1所述的一种陶瓷金属异质结构3D打印成型制造方法,其特征在于步骤七中再在温度为1650°C下进行烧结2h。
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