机械工程学报

作者：张驰, 刘富初, 穆英朋, 吴丁一, 吴明, 林雨霄, 韩光超, 樊自田

单位：1. 中国地质大学(武汉)机械与电子信息学院 武汉 430074;2. 中国地质大学深圳研究院 深圳 518057;3. 华中科技大学材料成形与模具技术国家重点实验室 武汉 430074

关键词：浆料直写成形,多孔氧化铝陶瓷,孔隙率,抗弯强度,相关性研究；

基金：广东省基础与应用基础研究基金自然科学基金(2024A1515013258)、中央引导地方科技发展资金自由探索类基础研究(2021Szvup158，2021Szvup159)、材料成形与模具技术国家重点实验室开放课题研究基金P2021-020)、中央高校基本科研业务费专项资金(CUG2106346)、装备预研教育部联合基金创新团队(8091B042207)、国家自然科学基金(52375395)、深圳市基础研究重点(JCYJ20220818102601004)、湖北省揭榜制科技(2021BEC010

浆料直写成形制备多孔氧化铝陶瓷的孔隙率和抗弯强度是一对具有负相关性的性能指标，但在保温隔热、过滤催化等领域需要制备高孔隙率、高抗弯强度的多孔陶瓷以满足服役要求。以挤出头内径、填充率、挤出丝层高/挤出头内径和打印速度四个关键工艺参数设计正交实验，通过对不同参数条件下成形的多孔陶瓷孔隙率和抗弯强度的测量与统计，分析了工艺参数对孔隙率和抗弯强度的影响规律，确定了孔隙率与抗弯强度的关联数学方程。结果表明，填充率对多孔陶瓷的孔隙率和抗弯强度影响最为显著，当填充率较小时，相邻挤出丝之间跨距较大，形成的宏观结构孔尺寸较大，此时样品的孔隙率大、强度低。当挤出头内径为0.41 mm、填充率为50%、挤出丝层高/挤出头内径为60%、打印速度为1 200 mm/min 时，陶瓷样件具有较高的孔隙率 (66.32% ± 1.12%) 和抗弯强度 (10.54 MPa ± 0.32 MPa)，且孔隙率和抗弯强度之间存在良好的相关性，实现了高孔隙率、高抗弯强度的多孔陶瓷制备，为3D打印成形高孔隙率和高强度的复杂多孔陶瓷提供了一定的参考依据。

来源：2024年第17期

《机械工程学报》期刊编辑部

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