1.一種陶瓷金屬異質(zhì)結(jié)構(gòu)3D打印成型制造方法,其特征在于一種陶瓷金屬異質(zhì)結(jié)構(gòu)3D打印成型制造方法是按以下步驟進(jìn)行:
一、三維模型建立:
通過Auto CAD軟件建立零件結(jié)構(gòu)的三維模型,模型經(jīng)分層切片處理,設(shè)定打印層厚度為0.5mm~1mm,打印時(shí),漿料噴頭與引發(fā)劑噴頭的移動(dòng)速度為20mm/s~50mm/s,將數(shù)據(jù)傳輸?shù)?D冷打印設(shè)備中;
二、Si3N4陶瓷料漿的制備:
將丙烯酰胺、N,N'-亞甲基雙丙烯酰胺溶解于去離子水中,得到預(yù)混液A,向預(yù)混液A中加入質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為25%~28%的氨水和異辛醇,然后加入Si3N4陶瓷粉末混合攪拌,再加入Al2O3,在N2氣氛下球磨20h,得到Si3N4陶瓷料漿;
所述的Si3N4陶瓷料漿中Si3N4陶瓷粉末的固相體積分?jǐn)?shù)為40%~50%;
所述的N,N'-亞甲基雙丙烯酰胺與去離子水的質(zhì)量比為(0.2~0.3):100;所述的丙烯酰胺與去離子水的質(zhì)量比為(20~30):100;所述的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25%~28%的氨水與預(yù)混液A的質(zhì)量比為(0.4~1.0):100;所述的異辛醇與預(yù)混液A的質(zhì)量比為(0.1~0.3):100;所述的Al2O3與Si3N4陶瓷粉末的質(zhì)量比為(2~5):100;
三、Ti金屬料漿的制備:
將丙烯酰胺、N,N'-亞甲基雙丙烯酰胺溶解于去離子水中,得到預(yù)混液B,向預(yù)混液B中加入質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為25%~28%的氨水和異辛醇,然后加入Ti金屬粉末混合攪拌,在N2氣氛下球磨20h,得到Ti金屬料漿;
所述的Ti金屬料漿中Ti金屬粉末的固相體積分?jǐn)?shù)為40%~60%;
所述的N,N'-亞甲基雙丙烯酰胺與去離子水的質(zhì)量比為(0.2~0.3):100;所述的丙烯酰胺與去離子水的質(zhì)量比為(20~30):100;所述的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25%~28%的氨水與預(yù)混液B的質(zhì)量比為(0.4~1.0):100;所述的異辛醇與預(yù)混液B的質(zhì)量比為(0.1~0.3):100;
四、引發(fā)劑的制備:
將偶氮二異丁基脒鹽酸鹽與水混合,得到質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為20%~30%的引發(fā)劑水溶液;
五、輸送漿料及打?。?/p>
保持Si3N4陶瓷料漿及Ti金屬料漿的溫度為50℃~60℃,采用兩套送料系統(tǒng)分別輸送Si3N4陶瓷料漿及Ti金屬料漿至同一漿料噴頭中,采用另一套送料系統(tǒng)輸送引發(fā)劑水溶液至引發(fā)劑噴頭,且漿料噴頭與引發(fā)劑噴頭同時(shí)輸送,設(shè)輸送Si3N4陶瓷料漿系統(tǒng)的流速V1及輸送Ti金屬料漿系統(tǒng)的流速V2,且V1=V2,V1及V2恒定,設(shè)漿料噴頭的擠出體積流量為Q,設(shè)Si3N4陶瓷料漿輸送體積流量為Q1,設(shè)輸送Si3N4陶瓷料漿系統(tǒng)出口的截面積為S1,設(shè)Ti金屬料漿輸送體積流量為Q2,設(shè)輸送Ti金屬料漿系統(tǒng)出口的截面積S2,Q=Q1+Q2,保持Q恒定,設(shè)引發(fā)劑噴頭的擠出體積流量為Q3,Q:Q3=1:(0.05~0.3);室溫下,由陶瓷打印開始,保持Q1=Q,Q2=0,直至打印至陶瓷與金屬的過渡區(qū)域,在V1恒定的條件下,通過改變輸送Si3N4陶瓷料漿系統(tǒng)出口的截面積S1,使Q1與時(shí)間的函數(shù)呈線性變化,S1變化率為2mm2/s~5mm2/s,隨時(shí)間增加,Q1降低,在V2恒定的條件下,通過改變輸送Ti金屬料漿系統(tǒng)出口的截面積S2,使Q2與時(shí)間的函數(shù)呈線性變化,S2變化率為2mm2/s~5mm2/s,隨時(shí)間增加,Q2增大,當(dāng)Q1=Q2時(shí),在Q1=Q2的條件下,保持200s~300s,保持后,在V1恒定的條件下,繼續(xù)以改變輸送Si3N4陶瓷料漿系統(tǒng)出口的截面積為S1,使Q1與時(shí)間的函數(shù)呈線性變化,S1變化率為2mm2/s~5mm2/s,隨時(shí)間增加,Q1降低,在V2恒定的條件下,改變輸送Ti金屬料漿系統(tǒng)出口的截面積S2,使Q2與時(shí)間的函數(shù)呈線性變化,S2變化率為2mm2/s~5mm2/s,隨時(shí)間增加,Q2增大,當(dāng)Q1降低至0,Q2增大至Q時(shí),然后以Q2=Q的速度打印Ti金屬,直至一層打印完成;
六、逐層打?。?/p>
在室溫條件下,按步驟五逐層打印成零件坯體,得到3D冷打印坯體;
七、燒結(jié):
將3D冷打印坯體干燥,然后在溫度為400℃~600℃下脫脂,再在溫度為1600℃~1700℃下進(jìn)行燒結(jié)2h,最后隨爐冷卻,得到陶瓷金屬異質(zhì)結(jié)構(gòu)件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種陶瓷金屬異質(zhì)結(jié)構(gòu)3D打印成型制造方法,其特征在于步驟二中所述的Si3N4陶瓷粉末的粒徑為10μm~20μm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種陶瓷金屬異質(zhì)結(jié)構(gòu)3D打印成型制造方法,其特征在于步驟二中所述的Al2O3的粒徑為1μm~2μm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種陶瓷金屬異質(zhì)結(jié)構(gòu)3D打印成型制造方法,其特征在于步驟三中所述的Ti金屬粉末的粒徑為10μm~20μm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種陶瓷金屬異質(zhì)結(jié)構(gòu)3D打印成型制造方法,其特征在于步驟一中設(shè)定打印層厚度為1mm,打印時(shí),漿料噴頭與引發(fā)劑噴頭的移動(dòng)速度為50mm/s。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種陶瓷金屬異質(zhì)結(jié)構(gòu)3D打印成型制造方法,其特征在于步驟二中所述的Si3N4陶瓷料漿中Si3N4陶瓷粉末的固相體積分?jǐn)?shù)為50%。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種陶瓷金屬異質(zhì)結(jié)構(gòu)3D打印成型制造方法,其特征在于步驟三中所述的Ti金屬料漿中Ti金屬粉末的固相體積分?jǐn)?shù)為60%。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種陶瓷金屬異質(zhì)結(jié)構(gòu)3D打印成型制造方法,其特征在于步驟五中當(dāng)Q1=Q2時(shí),在Q1=Q2的條件下,保持200s。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種陶瓷金屬異質(zhì)結(jié)構(gòu)3D打印成型制造方法,其特征在于步驟七中將3D冷打印坯體干燥,然后在溫度為600℃下脫脂。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種陶瓷金屬異質(zhì)結(jié)構(gòu)3D打印成型制造方法,其特征在于步驟七中再在溫度為1650℃下進(jìn)行燒結(jié)2h。