氧化鋯-氧化鋁生物陶瓷選擇性激光熔融成形研究.pdf

1、為滿足新興產(chǎn)業(yè)的應(yīng)用需求，作為近年來激光增材制造的技術(shù)創(chuàng)新，選擇性激光熔融成形技術(shù)(Selective Laser Melting，SLM)為制造業(yè)的快速發(fā)展提供了新的思路。該技術(shù)以逐層堆疊的“增量”制造基本思想為依據(jù)，可根據(jù)設(shè)計(jì)的三維CAD模型直接加工特定幾何零件，降低了零件復(fù)雜程度對(duì)加工成本的影響，在復(fù)雜零件的研發(fā)生產(chǎn)、縮短新產(chǎn)品的設(shè)計(jì)周期方面體現(xiàn)了突出優(yōu)勢(shì)，成為最具應(yīng)用前景的數(shù)字化加工方法。目前，生物陶瓷正在取代樹脂、金屬成為新的

2、主流修復(fù)體材料，選擇性激光熔融成形技術(shù)在單件小批量個(gè)性化制造領(lǐng)域的優(yōu)越性使得生物陶瓷的SLM成形研究意義重大。
　　本文在國(guó)家自然科學(xué)基金(51375242)和浙江省重中之重學(xué)科開放基金課題的資助下，針對(duì)氧化鋯、氧化鋁材料開展生物陶瓷的SLM成形機(jī)理及工藝研究?；赟LM原理，自主設(shè)計(jì)搭建了陶瓷選擇性激光熔融成形平臺(tái)，提出了感應(yīng)加熱的方案并對(duì)粉末在高溫狀態(tài)下的材料特性進(jìn)行研究。針對(duì)氧化鋯、氧化鋁陶瓷無預(yù)熱條件下的成形，通過優(yōu)化工藝

3、參數(shù)如激光功率、掃描速度及掃描間距等，成形出了表面質(zhì)量較好的陶瓷塊，但仍存在翹曲及裂紋。分析認(rèn)為，無預(yù)熱陶瓷SLM實(shí)驗(yàn)僅能在低功率掃描條件下進(jìn)行，且易產(chǎn)生裂紋。為從根本上解決裂紋、變形問題，采用對(duì)成形區(qū)域進(jìn)行高溫預(yù)熱的方案。通過對(duì)成形區(qū)域高溫預(yù)熱有效改善了陶瓷成形質(zhì)量，獲得了無裂紋成形塊。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，掃描策略亦是影響陶瓷SLM成形質(zhì)量的重要因素，采用蛇形掃描策略更有利于陶瓷粉末的均勻熔化，保證每層掃描道間的連續(xù)性，有助于平衡材料內(nèi)部的