氧化锆零件激光选区烧结/冷等静压复合成形技术

作     者：史玉升 刘凯 李晨辉 魏青松 刘洁 夏思婕 SHI Yusheng;LIU Kai;LI Chenhui;WEI Qingsong;LIU Jie;XIA Sijie

作者机构：华中科技大学材料成形及模具技术国家重点试验室武汉430074 武汉理工大学材料科学与工程学院武汉430070 

出 版 物：《机械工程学报》 (Journal of Mechanical Engineering)

年 卷 期：2014年第50卷第21期

页      面：118-123页

核心收录：

学科分类：08[工学] 0803[工学-光学工程] 

基　　金：国家自然科学基金(51375188) 国家科技重大专项(2013ZX02104001-002) 教育部'创新团队发展计划'(IRT1244)资助项目 

主　　题：溶剂沉淀法 选泽性激光烧结 冷等静压 氧化锆 

摘      要：氧化锆陶瓷材料以其优异的性能在工业生产中具有极大的应用前景,但由于脆性大、硬度高等原因,复杂形状氧化锆零件往往难以成形和加工。为了获得复杂形状氧化锆陶瓷零件,通过溶剂沉淀法将粘接剂尼龙12覆膜至纳米氧化锆粉末的表面,然后对覆膜后的粉体进行激光选区烧结(Selective laser sintering,SLS)成形,并通过传统的冷等静压(Cold isostatic pressing,CIP)技术对SLS零件进行致密化处理,同时满足氧化锆初坯成形时形状复杂度和密度的要求。通过试验得出在激光能量密度为0.415 J/mm2时,获得的SLS陶瓷件密度较大,对不同激光能量密度制备的SLS陶瓷件进行保压压力为200 MPa的冷等静压致密化处理,根据热脱脂机理以及粘接剂的TG曲线,分别制定了SLS/CIP试样的热脱脂工艺,最后对脱脂试样进行高温烧结,在后续处理的各环节,氧化锆零件的密度仍受SLS成形的影响,但该影响逐渐减弱,SLS/CIP/FS成形件最大相对密度和维氏硬度分别达到了97%和1180 HV1,已接近 模压-烧结 的致密氧化锆陶瓷的性能,在试样断口的扫描电子显微镜(SEM)分析基础上,对氧化锆复合成形的微观演变进行了研究。虽然最终烧结件密度和硬度仍有待提高,但是提出了一种极具潜力的氧化锆零件近净成形工艺方法,为制造高性能复杂形状的陶瓷零件奠定了基础。