[发明专利]一种多梯度氧化钇型壳及其制备方法

权利要求书

1.一种多梯度氧化钇型壳，其特征在于，型壳由多梯度纳米级氧化钇粉体和多梯度微米级氧化钇粉体，经3D打印制成，且所述氧化钇型壳由内层到外层呈现梯度结构，由纳米级氧化钇颗粒逐渐过渡到微米级氧化钇颗粒；不同梯度纳米级氧化钇粉体粒径分别为0.5nm-20nm、20nm-100nm、100nm-200nm、200nm-500nm；不同梯度微米级氧化钇粉体粒径分别为1μm-20μm、20μm -100μm、100μm -200μm、200μm -500μm。

2.根据权利要求1所述的多梯度氧化钇型壳的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

a. 多梯度纳米级氧化钇浆料的制备

取纳米级氧化钇粉体、陶瓷添加剂、去离子水、消泡剂，将纳米级氧化钇粉体分别与其他原材料放入球磨机湿混1-10h，得到多种纳米级氧化钇初始浆料，其中，纳米级氧化钇固相含量为70%-90%，陶瓷添加剂含量为0.05%-2.0%，消泡剂含量为0.05%-1.0%；同样的方法制备不同梯度纳米级氧化钇浆料；

b. 多梯度微米级氧化钇浆料的制备

取微米级氧化钇粉体、陶瓷添加剂、去离子水、消泡剂，将微米级氧化钇粉体分别与其他原材料放入球磨机湿混1-10h，得到多种微米级氧化钇初始浆料，其中，微米级氧化钇固相含量为70%-90%，陶瓷添加剂含量为0.05%-2.0%，消泡剂含量为0.05%-1.0%；同样的方法制备不同梯度微米级氧化钇浆料；

c. 氧化钇型壳3D打印

d. 氧化钇型壳干燥

所述型壳干燥温度为10-50℃，干燥时间为72-240h；

e. 氧化钇型壳烧结

型壳烧结温度为1550℃-1850℃，烧结时间为20-100h。

3.根据权利要求2所述多梯度氧化钇型壳的制备方法，其特征在于，所述陶瓷添加剂为六偏磷酸钠、柠檬酸锂、羧甲基纤维素钠中的任一种，所述消泡剂为聚丙二醇或正丁醇。

4.根据权利要求2所述多梯度氧化钇型壳的制备方法，其特征在于，球磨机转速为30r/min-300r/min。

5.根据权利要求2所述多梯度氧化钇型壳的制备方法，其特征在于，所述球磨机湿混时采用氧化锆研磨球，其中原料与研磨球的质量比为1: 1.5-1: 2.0。

6.根据权利要求2所述多梯度氧化钇型壳的制备方法，其特征在于，步骤c中3D打印采用多嘴喷头3D打印机，喷头上方连接有可更换的浆料筒，多嘴喷头连接有转换装置和挤出装置，所述挤出装置使用气压传动、液压传动或丝杠传动。

7.根据权利要求2所述多梯度氧化钇型壳的制备方法，其特征在于，步骤c中3D打印具体步骤包括：将所需要打印的复杂型壳模型切片分层后数字化制定打印计划，采用三喷头3D打印机，将浆料筒安装在3D打印机的三个喷头上方，打印机喷头复位准备开始打印：

粒径为0.5nm-20nm的纳米级氧化钇浆料装入喷头Ⅰ上方的浆料筒，粒径为20nm-100nm的纳米级氧化钇浆料装入喷头Ⅱ上方的浆料筒，粒径100nm-200nm的纳米级氧化钇浆料装入喷头Ⅲ上方的浆料筒，首先将打印机喷头Ⅰ切换至工作状态，喷头Ⅱ和喷头Ⅲ待机，喷头Ⅰ将0.5nm-20nm的纳米级氧化钇浆料通过挤出装置打印在工作台上，完成第一次打印；

第一次打印完成，喷头Ⅰ回归初始位置，转换装置顺时针将喷头Ⅱ转换到工作位置，喷头Ⅱ进入打印状态，喷头Ⅰ和喷头Ⅲ待机，喷头Ⅱ通过挤出装置将浆料筒中的20nm-100nm纳米级氧化钇浆料打印在前一次浆料外侧将其包裹，完成第二次打印；喷头Ⅱ打印过程中，将喷头Ⅰ上的浆料筒更换成含有粒径为200nm-500nm纳米级氧化钇浆料；

第二次打印完成，喷头Ⅱ回归初始位置，转换装置顺时针将喷头Ⅲ转换到工作位置，喷头Ⅲ进入打印状态，喷头Ⅰ和喷头Ⅱ待机，喷头Ⅲ通过挤出装置将100nm-200nm的纳米级氧化钇浆料通过挤出装置打印在前两次浆料外侧将其包裹，完成第三次打印；喷头Ⅲ打印过程中，将喷头Ⅱ上的浆料筒更换成粒径为1μm-20μm的微米级氧化钇浆料；

第三次打印完成后，喷头Ⅲ回归初始位置，转换装置顺时针将喷头Ⅰ转换到工作位置，喷头Ⅰ切换至工作状态，喷头Ⅱ和喷头Ⅲ待机，喷头Ⅰ将200nm-500nm的纳米级氧化钇浆料通过挤出装置打印在前三次浆料外侧将其包裹，完成第四次打印，喷头Ⅰ打印过程中，将喷头Ⅲ上的浆料筒更换成粒径为20μm-100μm 微米级氧化钇浆料；

第四次打印完成后，喷头Ⅰ回归初始位置，转换装置顺时针将喷头Ⅱ转换到工作位置，喷头Ⅱ进入打印状态，喷头Ⅰ和喷头Ⅲ待机，喷头Ⅱ通过挤出装置将1μm-20μm浆料通过挤出装置打印在前四次浆料外侧将其包裹，完成第五次打印，喷头Ⅱ打印过程中，将喷头Ⅰ上浆料筒更换成粒径为100μm-200μm微米级氧化钇浆料；

第五次打印完成后，喷头Ⅱ回归初始位置，转换装置顺时针将喷头Ⅲ转换到工作位置，喷头Ⅲ进入打印状态，喷头Ⅰ和喷头Ⅱ待机，喷头Ⅲ通过挤出装置将20μm-100μm 微米级氧化钇浆料打印在前五次浆料外侧将其包裹，完成第六次打印，喷头Ⅲ打印过程中，将喷头Ⅱ上的浆料筒更换成粒径为200μm-500μm微米级氧化钇浆料；

第六次打印完成后，喷头Ⅲ回归初始位置，转换装置顺时针将喷头Ⅰ转换到工作位置，喷头Ⅰ切换至工作状态，喷头Ⅱ和喷头Ⅲ待机，喷头Ⅰ将100μm-200μm的微米级氧化钇浆料通过挤出装置打印在前六次浆料外侧将其包裹，完成第七次打印，喷头Ⅰ打印过程中，将喷头Ⅲ上的浆料筒更换成粒径为0.5nm-20nm 纳米级氧化钇浆料；

第七次打印完成后，喷头Ⅰ回归初始位置，转换装置顺时针将喷头Ⅱ转换到工作位置，喷头Ⅱ进入打印状态，喷头Ⅰ和喷头Ⅲ待机，喷头Ⅱ通过挤出装置将200μm-500μm浆料通过挤出装置打印在前七次浆料外侧将其包裹，完成第八次打印，第一层打印结束，喷头Ⅱ打印过程中，将喷头Ⅰ上浆料筒更换成粒径为20nm-100nm微米级氧化钇浆料；

第八次打印完成后，喷头Ⅱ回归初始位置，转换装置顺时针将喷头Ⅲ转换到工作位置，喷头Ⅲ进入打印状态，喷头Ⅰ和喷头Ⅱ待机，此时第一层打印结束，喷头Ⅲ通过挤出装置将0.5nm-20nm纳米级氧化钇浆料进行第二层打印，喷头Ⅲ打印过程中，将喷头Ⅱ上浆料筒更换成粒径为100nm-200nm纳米级氧化钇浆料；

重复上述打印过程，层层叠加，最终实现氧化钇型壳胚体的3D打印。