陶瓷

西安交大在石英陶瓷3D打印领域取得新进展

发布时间:2022/5/17 19:18:20   
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石英陶瓷具有石英玻璃的许多优良性质(如热膨胀系数小、热震稳定性好、电性能好、耐化学侵蚀性好等)。还具有石英玻璃不具有的其他优良性质。因此石英陶瓷一经研发出来就大规模用于火箭、导弹、玻璃等多数工业领域。时至今日,石英陶瓷已经成为超音速导弹天线罩的主要材料,如美国“爱国者”、“潘兴II”、“Sam-D”、俄罗斯的“C-”、意大利的“Aspide”等导弹天线罩均使用石英陶瓷。我国也有多个型号的导弹采用了石英陶瓷天线罩。

美国Ceradyne公司生产的熔融石英陶瓷天线罩

陶瓷天线罩航天部件一般具有尺寸较大、薄壁、弧形等异构特点,传统成型工艺采用减材方法,不仅材料浪费严重,加工成本高、周期长,而且在加工过程中极易脆裂,成品率低。陶瓷3D打印成型技术具有制备复杂结构、近净成型、无模快速制造和降低成本等优势。目前国内开展陶瓷增材制造材料、成型工艺、装备研究还处于起步阶段,特别是致密性好、强度高的陶瓷光固化成型(SLA)膏料研制、陶瓷实体件脱脂、烧结过程中防止开裂、变形等关键技术还存在诸多瓶颈难题。近日,西安交通大学研究人员在石英陶瓷3D打印领域取得新进展。该校鲍崇高教授团队采用陶瓷光固化成型技术,系统研究了SLA膏料组分、光固化成型、脱脂、烧结以及后处理等关键技术,其目标结构件成型周期仅需17小时,通过纤维增强、复合浸渍、优化成型、脱脂、烧结工艺等,获得了满足致密性、强度和尺寸精度等要求,在复杂构件陶瓷增材制造技术方面取得重要突破。具体方法上,研究组采用聚多巴胺对熔融石英(SiO2)陶瓷进行表面包覆改性,取代了传统光固化成型膏料制备所需的分散剂和吸光剂,制备了基于光固化成型(SLA)技术的SiO2f/m-SiO2陶瓷膏料。所制备的SiO2f/m-SiO2陶瓷膏料具有优异的流变特性和更高的成型精度。采用光固化成型结合硅溶胶浸渍技术对SiO2f/m-SiO2复合陶瓷进行浸渍处理对SiO2f/m-SiO2复合陶瓷的力学性能进行改善。结果表明,当浸渍次数为3次时,SiO2f/m-SiO2复合陶瓷的力学性能得到较大提升,其中弯曲强度增幅约20.4%,压缩强度增幅约42.0%。

该研究团队近年来在耐高温、高透波、多孔复杂结构的氮化硅、氧化锆、氧化铝等陶瓷增材制造开展了系列研究,着重对膏料流变特性、光固化成型机理、成型缺陷形成及消除机理以及复杂构件形性调控机制等方面进行了深入研究,研究成果不仅在《增材制造》(AdditiveManufacturing)、《欧洲陶瓷学会杂志》(JournaloftheEuropeanCeramicSociety)和《国际陶瓷》(CeramicsInternational)等国际著名期刊发表研究论文5篇,而且联合航天应用部门研制了较大尺寸的多种陶瓷样件,对解决功能-结构一体化高性能陶瓷增材制造及应用“最后一公里”问题具有重要意义。参考来源:西安交通大学、中国粉体网

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(第二届)全国板材用石英砂

供需洽谈会

近些年,国内石英石板材行业进入高速发展期,快速替代现有花岗石、不锈钢、实体面材,作为一款新型橱柜面材进入家装市场。据预测,到年全球石英石市场规模将达到.41亿美元,中国约为50.35亿美元,市场发展空间广阔。

石英砂作为人造石英石板材的主要原料,其用量约占90%。国内石英石市场按1.2亿平方米/年计算,石英砂粉年用量约为万吨。近些年优质石英砂资源越来越少,石英石板材企业面临着原料紧缺这一难题。拥有优质的原料资源,已成为后疫情时代板材企业的核心竞争力之一。

继山东枣庄之后,应新老朋友要求,中国粉体网拟于年5月在国内重点的板材生产基地广东佛山,举办“(第二届)全国板材用石英砂供需洽谈会”,旨在缓解供需矛盾、优化资源配置,充分利用“全国石英大会”的平台影响力、资源优势及组织经验,一站式解决板材企业的采购需求和石英矿石、砂粉供应商的营销需求。热诚欢迎供应链相关企业积极参会。

会务组联系人:汤文静

(同

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