作者：黎业华,聂光临,盛鹏飞,邓欣,包亦望,伍尚华

作者单位：广东工业大学机电工程学院,中国建筑材料科学研究总院有限公司绿色建筑材料国家重点实验室

刊名：材料导报

ISSN：1005-023X

出版年：2021-11-15

卷：36

期：14

起页：133-144

止页：

分类号：TQ174.758.11

语种：中文

关键词：Al2O3陶瓷;增材制造;复杂形状;成型;相对密度;

内容简介

Al2O3陶瓷具有优异的力学性能、热学性能、化学稳定性能及生物相容性，被广泛用于机械加工、能源化工、生物医疗等领域，但是 Al2O3陶瓷固有的硬度及脆性导致其在成型及加工方面存在较大的困难，阻碍 Al2O3陶瓷应用范围的进一步拓展。 而目前快速发展的增材制造技术可以有效解决上述成型难题，特别是在制备复杂形状的 Al2O3陶瓷方面具有独特的优势。目前用于 Al2O3陶瓷成型的增材制造工艺主要涉及粘结剂喷射、粉末床熔融、材料喷射、材料挤出、薄材叠层、立体光固化等。 （1）粘结剂喷射适用于大尺寸 Al2O3陶瓷零部件的成型，其工艺特性易使制备的 Al2O3陶瓷的致密度较低，通常需要利用浸渗技术提高 Al2O3陶瓷的致密度和力学性能。 （2）粉末床熔融包括选择性激光熔融和选择性激光烧结两种成型技术：选择性激光熔融可一步制备 Al2O3陶瓷零部件，但是较大的热应力会使Al2O3陶瓷内部形成裂纹缺陷；选择性激光烧结同样难以制备致密度高的 Al2O3陶瓷，通常需要利用激光重熔、热等静压及浸渗技术提高 Al2O3陶瓷的致密度和力学性能。 （3）材料喷射适用于小尺寸、结构简单的 Al2O3陶瓷零件的成型，难以制备悬空或空心结构的 Al2O3陶瓷零部件。 （4）材料挤出适用于高纵横比多孔 Al2O3陶瓷零部件的成型，但是打印零部件的表面光洁度较低。 （5）薄材叠层的成型速度快，适用于 Al2O3基层合陶瓷零部件的成型，但是存在明显的台阶效应，且材料利用率较低。 （6）立体光固化适用于高致密度、高表面光洁度、复杂形状的 Al2O3陶瓷零部件的成型，具有广阔的应用前景，但是高固含量、低粘度 Al2O3陶瓷浆料的配制以及高强韧、高可靠性 Al2O3陶瓷构件的制备仍是一项挑战。本文重点介绍了 Al2O3陶瓷增材制造工艺的成型原理、研究现状、优势及存在的问题，并对其发展趋势进行展望，以期为从事 Al2O3陶瓷增材制造的研究人员提供借鉴和参考。