一种高韧性氧化铝晶须增韧氧化锆陶瓷的增材制造方法,它涉及一种晶须增韧氧化锆陶瓷的成型方法。本技术基于光固化增材制造技术与超快速高温烧结技术,实现高韧性氧化铝晶须增韧氧化锆陶瓷的快速增材制造。本发明所包含的预分散、冷冻干燥、非接触式搅拌步骤配合可在不破坏晶须的前提下制备出氧化铝晶须分散良好且具有良好可打印性的光固化陶瓷浆料;本发明树脂配方中添加的非反应性稀释剂一是充当热塑性树脂溶剂,二是可以在较低的温度下排出,从而在基体中形成均匀的孔隙通道,有利于后续树脂的热解气体排出减少缺陷的产生;添加的热塑性聚酰亚胺耐高温,可以保留至烧结阶段并改善坯体的高温韧性,防止半脱脂坯体在超快速高温烧结过程中破碎。
背景技术
以四方相为主的部分稳定氧化锆多晶陶瓷由于具有相变增韧效应,能够一定程度上克服陶瓷的固有脆性,同时又兼具良好的耐磨性、化学稳定性、生物相容性等,已广泛应用于各种结构与功能器件。
然而当前所使用的氧化锆陶瓷韧性仍然不足,断裂韧性的进一步提高依赖于多种增韧机制的协同作用,加入第二相晶须是提高陶瓷材料韧性的有力手段,得益于晶须拔出及裂纹的偏转、分叉、桥连,添加晶须的复合材料具有明显优于单相材料的力学性能,在多种晶须中氧化铝晶须具有相近的强度与更高的模量,并且与氧化锆具有良好的匹配性,以及作为氧化物和氧化锆具有相同的高温抗氧化性,是作为氧化锆陶瓷增强体的有力候选者。
CN108749040A公开了一种氧化锆增韧氧化铝陶瓷-耐磨树脂复合材料及其制备方法,耐磨树脂的使用提高了材料的韧性,然而其无法应用于强度和服役温度需求更为苛刻的工况。CN115010487A公开了一种晶须增韧氧化锆陶瓷的制备方法,其虽然使用公转自转搅拌规避了球磨过程中晶须的破碎,然而未解决晶须的初始分散问题,并且干压成型方法无法制备复杂陶瓷构件。CN117383914A所公开的一种纳米氧化锆增韧纳米氧化铝陶瓷的制备方法,采用注射成型直接制备出具有最终形状和较高尺寸精度的纳米氧化锆增韧纳米氧化铝陶瓷零件,但仍然需要模具且脱脂与烧结步需要大量工时,氧化锆颗粒增韧氧化铝最终韧性也不足。基于粘结剂体系的增材制造技术可大幅降低复杂陶瓷构件的制备周期与成本,而引入晶须的难点在于晶须难以在原料体系中均匀分散、晶须导致陶瓷难以致密化且传统脱脂与烧结工艺过于耗时。
实现思路