3D打印陶瓷坯体热脱脂机理与工艺研究进展

作     者：罗煌阳 杨现锋 刘子玉 刘鹏 徐协文 谢志鹏 

作者机构：长沙理工大学材料科学与工程学院 清华大学材料学院新型陶瓷与精细工艺国家重点实验室 

出 版 物：《硅酸盐通报》 (Bulletin of the Chinese Ceramic Society)

年 卷 期：2024年第10期

页      面：3772-3786+3797页

学科分类：08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 080502[工学-材料学] 0802[工学-机械工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

基　　金：国家自然科学基金面上项目(52172063) 

主　　题：3D打印成型 热脱脂 粘结剂 热裂解 脱脂机制 缺陷 

摘      要：采用3D打印成型技术制备先进陶瓷往往需要添加大量有机粘结剂，陶瓷坯体中的有机粘结剂主要通过热脱脂工艺排出，故热脱脂工艺对3D打印的素坯质量具有重要影响，是实现高质量先进陶瓷制备和应用的关键。本文综述了具有代表性的3D打印陶瓷坯体中热脱脂的理论和实践问题。从有机粘结剂的组成和作用出发，比较了不同分子量有机粘结剂的受热排除方式；讨论了有机粘结剂与陶瓷颗粒表面间的相互作用及脱脂气氛对有机粘结剂热裂解的影响；描述了热脱脂过程的三个阶段及坯体结构的变化；分析了热脱脂过程中三种主要的传质途径：液相在毛细管力作用下的迁移，气相在液相中的扩散和气相在气孔中的扩散或渗透；归纳了在热脱脂过程及此前的工艺步骤中可能导致开裂或变形等缺陷的原因，并提出了相应的控制措施。