CN112285061A - 一种激光反射法定量评价高固相含量陶瓷浆料中添加钛粉分布均匀性程度的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种激光反射法定量评价高固相含量陶瓷浆料中添加钛粉分布均匀性程度的方法。该方法的特点为：将纯钛粉末添加到高固相含量陶瓷浆料中，进行机械搅拌混合均匀，形成高固相含量陶瓷/钛粉复合浆料并置于石英比色皿中，静置不同时间后使用光电检测系统(包括激光照度计、测光探测器、激光器电源和激光器等)，检测出三个等间距点(5cm、3cm、1cm处)接收到的反射激光照度值E1、E2和E3。定量评价高固相含量陶瓷浆料中添加钛粉分布均匀性程度W的公式为：
Description
技术领域
本发明涉及一种激光反射法定量评价高固相含量陶瓷浆料中添加钛粉分布均匀性程度的方法，进行机械搅拌混合均匀后，形成高固相含量陶瓷/钛粉复合浆料，该复合浆料用于激光光固化3D打印成形，属于激光增材制造技术领域。
背景技术
陶瓷具有优良的物理化学性质，研究掺杂钛粉之后是否可以获得良好的力学性能，对于航空航天，冶金工业等领域具有重要意义。但是由于陶瓷复合浆料成分分布不均匀等问题，导致成形件质量不高使得其应用受到限制，尤其是结构复杂、表面质量有高要求的航空陶瓷零件。因此亟需开发一种定量评价陶瓷复合浆料成分分布均匀性程度检测的方法，来解决激光光固化3D打印成形件工艺质量问题。
近年来，随着增材制造技术的不断发展，其中激光光固化3D打印成型技术由于设备简单、成形件精度高、表面质量好的优点，是目前最有前景的新型陶瓷成形技术之一。陶瓷光固化成型技术的关键在于配制固相含量较高且黏度较小、不团聚、不沉降的陶瓷光固化复合浆料，本发明对于陶瓷浆料中添加钛粉后是否沉降问题提出一种新的定量评价方法：利用光电检测系统检测高固相含量陶瓷/ 钛粉复合浆料表面不同位置接收到的反射激光照度值，来定量评价陶瓷浆料中添加的钛粉分布均匀性程度。
发明内容
本发明的目的在于提供一种定量评价高固相含量陶瓷浆料中添加钛粉分布均匀性程度方法。其方法与步骤为：
(1)将纯钛粉末添加到高固相含量陶瓷浆料中，进行机械搅拌混合均匀，形成高固相含量陶瓷/钛粉复合浆料并置于石英比色皿中，如说明书附图1所示。选取5cm刻度线处为第1个检测点，使用光电检测系统检测高固相含量复合浆料第1个检测点接收到的反射激光照度值，记为E1；
(2)选取3cm刻度线处为第2个检测点，使用光电检测系统检测高固相含量复合浆料第2个检测点接收到的反射激光照度值，记为E2；
(3)选取1cm刻度线处为第3个检测点，使用光电检测系统检测高固相含量复合浆料第3个检测点接收到的反射激光照度值，记为E3；
(4)评价高固相含量陶瓷浆料中添加钛粉分布均匀性程度W的公式为：
其中n＝2，3。
本发明所述的陶瓷浆料固相含量大于60wt.％；光电检测系统检测精度为±0.011x，响应时间0.5s；所使用的钛粉末粒度为3μm～50μm，在复合浆料中的质量百分比为1％～10％；所使用的石英比色皿光程为5mm。
本发明的优点是：能够有效、快速地定量评价机械搅拌混合均匀后，高固相含量陶瓷/钛粉复合浆料中钛粉分布均匀性程度，从而建立起钛粉分布均匀性程度与激光光固化高固相含量陶瓷/钛粉复合浆料成形件显微结构、质量和力学性能之间的定量关系，这对研究高固相含量陶瓷/钛粉复合浆料激光光固化成形件显微结构、质量和力学性能具有十分重要的应用价值。
附图说明
说明书附图1高固相含量陶瓷复合浆料中钛粉分布均匀性程度测试原理图
说明书附图1中 1-石英比色皿；2-复合浆料；3-激光光束；4-测光探测器；5-激光器；
6-功率可调激光器电源；7-激光照度计。
检测原理：将复合浆料2置于石英比色皿1中，待静置到设定时间后，使用激光器5发出的高亮度激光光束3，照射到石英比色皿1上检测点处，经高固相含量复合浆料2表面反射后被测光电探测器4接收，经过激光照度计7光电转换处理后显示出探测到的反射激光照度值，如说明书附图1所示。
具体实施方式：
本发明提供一种定量评价高固相含量陶瓷浆料中添加钛粉分布均匀性程度的方法。利用光电检测系统检测静置不同时间后高固相含量陶瓷/钛粉复合浆料不同位置接收到的反射激光照度值，来定量评价复合浆料中钛粉分布均匀性程度。测试原理如说明书附图1所示。
表1 添加不同质量百分比钛粉的高固相含量复合浆料
| 复合浆料名称 | I | II | III |
| 钛粉含量 | 1wt.％ | 10wt.％ | 20wt.％ |
如表1所示，配制出3种复合浆料I、II、III，每一种复合浆料取三份，分别静置5h、10h和15h后使用光电检测系统，自上而下选取3个等间距位置(5cm、 3cm、1cm处)检测经高固相含量复合浆料表面反射后接收到的激光照度值。利用复合浆料表面不同位置对激光束的反射率差异变化特性，检测复合浆料表面不同位置接收到的反射激光照度值变化来定量转化为复合浆料中钛粉分布均匀性程度。
实施例1
(1)将高固相含量陶瓷/钛粉复合浆料I，进行机械搅拌混合均匀后置于石英比色皿中，分别静置5h、10h和15h。选取5cm刻度线处为第1个检测点，使用光电检测系统检测高固相含量复合浆料I第1个检测点接收到的反射激光照度值，记为E1，如表2所示；
(2)选取3cm刻度线处为第2个检测点，使用光电检测系统检测高固相含量复合浆料I第2个检测点接收到的反射激光照度值，记为E2，如表2所示；
(3)选取1cm刻度线处为第3个检测点，使用光电检测系统检测高固相含量复合浆料I第3个检测点接收到的反射激光照度值，记为E3，如表2所示；
(4)评价高固相含量陶瓷浆料中添加钛粉分布均匀性程度W的公式为：
表2 复合浆料静置不同时间后三个检测点的反射激光照度值及钛粉分布均匀性程度
实施例2
(1)将高固相含量陶瓷/钛粉复合浆料II，进行机械搅拌混合均匀后置于石英比色皿中，分别静置5h、10h和15h。选取5cm刻度处为第1个检测点，使用光电检测系统检测复合浆料II第1个检测点接收到的反射激光照度值，记为E1，如表3所示；
(2)选取3cm刻度线处为第2个检测点，使用光电检测系统检测高固相含量复合浆料II第2个检测点接收到的反射激光照度值，记为E2，如表3所示；
(3)选取1cm刻度线处为第3个检测点，使用光电检测系统检测高固相含量复合浆料II第3个检测点接收到的反射激光照度值，记为E3，如表3所示；
(4)评价高固相含量陶瓷浆料中添加钛粉分布均匀性程度W的公式为：
其中n＝2，3，计算结果见表3。
表3 复合浆料静置不同时间后三个检测点的反射激光照度值及钛粉分布均匀性程度
实施例3
(1)将高固相含量陶瓷/钛粉复合浆料III，进行机械搅拌混合均匀后置于石英比色皿中，分别静置5h、10h和15h。选取5cm刻度处为第1个检测点，使用光电检测系统检测高固相含量复合浆料III第1个检测点接收到的反射激光照度值，记为E1，如表4所示；
(2)选取3cm刻度处为第2个检测点，使用光电检测系统检测高固相含量复合浆料III第2个检测点接收到的反射激光照度值，记为E2，如表4所示；
(3)选取1cm刻度处为第3个检测点，使用光电检测系统检测高固相含量复合浆料III第3个检测点接收到的反射激光照度值，记为E3，如表4所示；
(4)评价高固相含量陶瓷浆料中添加钛粉分布均匀性程度W的公式为：
其中n＝2，3，计算结果见表4。
表4 复合浆料静置不同时间后三个检测点的反射激光照度值复合及钛粉分布均匀性程度
Claims (2)
1.一种激光反射法定量评价高固相含量陶瓷浆料中添加钛粉分布均匀性程度的方法，其特征是所述方法的具体步骤为：
(1)将纯钛粉末添加到高固相含量陶瓷浆料中，进行机械搅拌混合均匀，形成高固相含量陶瓷/钛粉复合浆料并置于石英比色皿中，如说明书附图1所示。选取5cm刻度线处为第1个检测点，使用光电检测系统检测高固相含量复合浆料第1个检测点接收到的反射激光照度值，记为E1；
(2)选取3cm刻度线处为第2个检测点，使用光电检测系统检测高固相含量复合浆料第2个检测点接收到的反射激光照度值，记为E2；
(3)选取1cm刻度线处为第3个检测点，使用光电检测系统检测高固相含量复合浆料第3个检测点接收到的反射激光照度值，记为E3；
(4)评价高固相含量陶瓷浆料中添加钛粉分布均匀性程度W的公式为
其中n＝2，3。
2.根据权利要求书1所述的一种激光反射法定量评价高固相含量陶瓷浆料中添加钛粉分布均匀性程度的方法，其特征在于所述的陶瓷浆料固相含量大于60wt.％；光电检测系统检测精度为±0.01lx，响应时间0.5s；所使用的钛粉末粒度为3μm～50μm，在复合浆料中的质量百分比为1％～20％；所使用的石英比色皿光程为5mm。
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