[发明专利]原位陶瓷复合材料的3D打印方法

说明书

本发明公开了一种原位陶瓷复合材料的3D打印方法，涉及3D打印方法技术领域。所述方法首先将铝粉与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。所述方法采用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打印方法技术领域，尤其涉及一种原位陶瓷复合材料的3D打印方法。

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打印方法。

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打印方法，其特征在于所述打印方法使用原位陶瓷复合材料的3D打印装置，包括如下步骤：

首先将铝粉与TiO₂粉混合均匀，压制成Al/TiO₂复合棒材；将Al/TiO₂复合棒材通过传送装置插入到炉体上部的Al/TiO₂导料管中且Al/TiO₂复合棒材的下端远离导料口加热器位置；

通过控制系统控制反应容器加热器工作，通过炉体内的测温热偶反馈反应容器内的温度，将反应容器进行预热至900℃-1200℃；通过炉体内的测温热偶反馈反应容器内TiB₂/Al₂O₃陶瓷复合材料工件的温度；同时启动导料口加热器给氧化硼导料管和Al/TiO₂导料管进行预热；

通过控制系统控制运动小车系统的升降杆及运动轮运动，将反应容器运动至初始位置，使得氧化硼导料管和Al/TiO₂导料管的底部接近反应容器的底部；