机械工程学报

作者：孟佳丽, 连芩, 李涤尘, 何晓宁, 刘小栋, 李华

单位：1. 西安交通大学机械制造系统工程国家重点实验室 西安 710054;2. 西安交通大学陕西省快速制造国家工程技术研究中心 西安 710054;3. 西安电子科技大学宽带隙半导体技术国家重点学科实验室 西安 710126;4. 西北核技术研究所 西安 710021

关键词：增材制造,面光源光固化成型工艺,陶瓷,β″-Al2O3固体电解质；

基金：科学技术（2018YFE0207900，2019ZDLGY04-03，2016B090915002）和国家自然科学基金（51835010）资助项目。

β″氧化铝陶瓷固体电解质管（Beta alumina solid electrolyte tube，BASE管）是高温热电转换器能量转换的关键部件。开展了薄壁BASE管的面光源光固化结构成型及其转相工艺研究：开发和制备了体积分数为45%的专用陶瓷浆料，通过浆料光固化性能和曝光参数的试验研究，确定了合适的面曝光成型打印参数；通过素坯的热重曲线分析，建立了脱脂和烧结工艺路线。通过EDS元素分析，烧结后样品仅有Al、O、Zr三种元素；烧结后样品致密度为95.3%，弯曲强度为（352.0 ±37.5） MPa。以Na2O为钠源开展的转相工艺研究，发现在1 100℃、1 200℃、1 300℃、1 400℃和1 500℃五个温度时转相均有β″-Al2O3的生成，且1 500℃时β″-Al2O3生成量为80.5%，其电导率为7.83×10-3 S/cm（450℃）。研究了转相对样品致密度、弯曲强度和尺寸精度的影响，发现转相会造成样品致密度的下降。研究表明了面曝光成型技术具有制造薄壁BASE管的可行性，为BASE元件和低成本快速制造Na+电池和碱金属热电转换器提供新的制造手段。

来源：2021年第1期

《机械工程学报》期刊编辑部

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