[发明专利]原位陶瓷复合材料的3D打印装置

说明书

本发明公开了一种原位陶瓷复合材料的3D打印装置，涉及3D打印装置技术领域。所述装置在使用时首先将铝粉与TiO₂粉按着摩尔比混合均匀，在高温下压制成复合棒材。将复合棒材与氧化硼加热至熔融态，并使之在基体处相遇，在旋转搅拌器的作用下在界面处混合均匀，由于高温作用触发氧化硼、铝与TiO₂反应并生成TiB₂/Al₂O₃陶瓷复合材料。同时运动小车系统在控制系统控制下带动承载台不断移动，TiB₂/Al₂O₃陶瓷复合材料层不断按着程序的设定铺展，最终获得所需的TiB₂/Al₂O₃陶瓷复合材料的3D形状。所述装置在使用时采用3D打印结合自蔓延法制备陶瓷材料技术进行精密成型，具有方法简单，效率高，制备零件的精度高等特点。

技术领域

本发明涉及3D打印装置技术领域，尤其涉及一种原位陶瓷复合材料的3D打印装置。

背景技术

先进陶瓷材料具有耐高温、高硬度、高耐磨、抗腐蚀等优异的特点，被广泛应用于航空航天、电力电子、医学等领域。如电力绝缘材料、飞行器的热防护材料、微电子封装材料、医用陶瓷复合材料、结构材料等。按照陶瓷相的成分的不同，可以分为：氧化物陶瓷、碳化物陶瓷、氮化物陶瓷等。常见的有氧化铝陶瓷、氧化锆陶瓷、碳化硅陶瓷、氮化硼陶瓷等。但是由于其脆性高，严重限制了陶瓷材料的应用，其中最重要的一种提高陶瓷材料韧性性能的方法就是加入第二相陶瓷陶瓷，同时还能获得单相陶瓷不具有的物理特性。自蔓延法制备陶瓷材料是在较低的温度下，通过触发另外几种材料的化学反应生成另外几种陶瓷相材料的方法，该方法具有反应时间短，陶瓷相间结合强度高的特点。陶瓷复合材料具有成形性差且硬度高，因此难以用常规的冷加工和热加工进行加工，严重限制了先进陶瓷复合材料的应用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是如何提供一种方法简单，效率高，制备的零件精度高的原位陶瓷复合材料的3D打印装置。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种原位陶瓷复合材料的3D打印装置，其特征在于：包括炉体，所述炉体的底部设置有运动小车系统，所述运动小车系统能够在控制系统的控制下进行前后左右运动以及升降运动；所述运动小车系统的上侧设置有承载台，所述承载台的上侧设置有保温套，所述保温套内设置有反应容器，所述反应容器的底部与所述保温套之间设置有反应容器加热器，所述加热器的两端分别通过第一电源线和第二电源线与电源连接，用于在所述控制系统的控制下得电或失电；所述炉体的前后左右侧壁上分别设置有第一位置传感器、第二位置传感器、第三位置传感器以及第四位置传感器，所述保温套的前后左右侧壁上设置有第一信号接收器、第二信号接收器、第三信号接收器以及第四信号接收器，所述第一位置传感器与所述第一信号接收器相对应，所述第二位置传感器与所述第二信号接收器相对应，所述第三传感器与所述第三信号接收器相对应，所述第四位置传感器与所述第四信号接收器相对应，用于反馈所述运动小车系统的前后左右位置坐标；所述承载台的下侧面设置有高度传感器，所述高度传感器与所述控制系统的信号输入端连接，用于反馈所述运动小车系统在上下方向上的位置坐标；所述反应容器上侧的炉体上设置有陶瓷复合材料生成装置，所述陶瓷复合材料生成装置用于生成3D打印用陶瓷复合材料，所述控制系统用于根据输入的待加工零件的三维数模坐标信息，并通过所述位置传感器、所述信号接收器以及所述高度传感器感知的运动小车系统的坐标信息，控制所述运动小车系统运动，并控制所述陶瓷复合材料生成装置生成3D打印用陶瓷复合材料，完成待加工零件的加工。