久草精品视频,少妇99,大香蕉久久久久,性爱少妇视频

高性能復雜結構精密陶瓷部件的制備與應用是制約我國航空航天、精細化工與先進制造等重點行業(yè)高端裝備跨越式發(fā)展的重要途徑。陶瓷型芯是熔模鑄造過程中鑄型的重要部件，與模殼一同保證鑄件的形狀和尺寸精度。用于航空渦輪發(fā)動機空心葉片的陶瓷型芯，要求結構精細、形狀復雜、高孔隙以及良好的室溫和高溫力學性能，代表了陶瓷型芯制備工藝的巔峰水平，是航空航天領域精密陶瓷的典型部件。高性能復雜結構精密陶瓷型芯的制備對航空工業(yè)的快速發(fā)展以及國防裝備能力的提升具有重要意義。近年來3D打印技術因其無需模具、高效率、柔性制造等優(yōu)勢而備受關注。目前陶瓷材料的3D打印技術主要有光固化3D打印技術、直接墨水書寫、選擇性激光熔化、選擇性激光燒結等。其中光固化3D打印技術具有精度高、表面質量好等優(yōu)點，在眾多陶瓷3D打印技術中脫穎而出，為復雜結構空心葉片的制備提供了新的思路。

目前，在復雜結構空心葉片內腔的熔模鑄造工藝中，主要采用氧化硅基陶瓷型芯和氧化鋁基陶瓷型芯兩種類型。與氧化硅基陶瓷型芯相比，氧化鋁基陶瓷型芯具有高的熔點、優(yōu)良的化學穩(wěn)定性、使用過程無相變、定位精度高等優(yōu)點，符合航空發(fā)動機渦輪葉片的發(fā)展需求，是新一代高性能陶瓷型芯關鍵材料。但是，氧化鋁對酸和堿都具有較好的耐受性，這使得氧化鋁基陶瓷型芯脫芯困難。提升陶瓷型芯的孔隙率是提高溶出性的有效手段。然而，高孔隙率容易造成陶瓷型芯在高溫下發(fā)生較大的蠕變變形，降低陶瓷型芯抗高溫蠕變性能，進而降低渦輪葉片的成品率。因此，在高孔隙率條件下，如何提高光固化3D打印陶瓷型芯的綜合性能是亟待解決的關鍵問題。

近日，西北工業(yè)大學蘇海軍等人報道了一種稀土氧化物(Y₂O₃)原位反應調控光固化3D打印氧化鋁基陶瓷型芯開孔隙率和抗高溫蠕變性能的方法，并結合合理的燒結溫度選擇，制備了具有高孔隙率、適當抗彎強度以及優(yōu)異抗高溫蠕變性能的氧化鋁基陶瓷型芯。研究了稀土氧化物(Y₂O₃)在燒結過程中與氧化鋁基體的原位反應，特別是Y元素在氧化鋁相和反應產物YAG相之間的分布規(guī)律，明確了元素偏析對陶瓷型芯抗高溫蠕變性能的提升作用。通過優(yōu)化Y₂O₃含量和燒結溫度，突破了陶瓷型芯高孔隙率和抗高溫蠕變性能之間的矛盾，建立了Y₂O₃含量及燒結溫度對陶瓷型芯性能的調控規(guī)律。通過上述方法獲得了高孔隙率(40.8 %)、適當強度(16.1 MPa)和低高溫撓度(0.63 mm)的氧化鋁基陶瓷型芯，為提高光固化3D打印氧化鋁基陶瓷型芯的綜合性能提供了重要參考。相關工作以題為“In-situ Y₃Al₅O₁₂ enhances comprehensive properties of alumina-based ceramic cores by vat photopolymerization 3D printing”的研究論文發(fā)表在Additive Manufacturing。

論文鏈接：

https://doi.org/10.1016/j.addma.2023.103645

║制備工藝及燒結陶瓷型芯

圖1：(a)陶瓷漿料制備；(b) 素坯打??；(c)脫脂及燒結工藝；(d) 3D打印陶瓷型芯；(e)陶瓷型芯性能測試示意圖

通過光固化陶瓷3D打印技術制備了具有復雜結構及良好表面質量的氧化鋁基陶瓷型芯，采用球磨工藝制備了具有不同Y₂O₃含量的陶瓷漿料，通過光固化陶瓷3D打印技術打印了陶瓷型芯素坯，經過脫脂和燒結后，獲得光固化3D打印氧化鋁基陶瓷型芯并測定了陶瓷的收縮率，孔隙率，抗彎強度以及高溫撓度。

║陶瓷型芯顯微結構特征

圖2：光固化3D打印氧化鋁陶瓷型芯層狀結構：(a)-(e)1550 °C燒結的陶瓷型芯添加不同含量氧化釔的顯微結構；(a1)-(e1) 1600 °C燒結的陶瓷型芯添加不同含量氧化釔的顯微結構；(a2)-(e2) 1650 °C燒結的陶瓷型芯添加不同含量氧化釔的顯微結構

圖3：(a)添加4 wt.%的光固化3D打印氧化鋁基陶瓷型芯在1600 °C燒結后的顯微結構； (b) 為(a)的局部放大圖

光固化3D打印氧化鋁基陶瓷型芯表現(xiàn)出明顯的層狀結構特征，層間隙隨細粉料含量的增加而逐漸降低；級配粉料設計造成顯微結構中包含大量連通孔隙，大幅提升了陶瓷型芯的孔隙率，粗細粉料之間存在明顯的燒結頸，粗粉料處于燒結初期，可以降低陶瓷型芯燒結收縮。

║元素的晶界偏聚

圖4 (a), (d), (e), (f)分別為YAG和Al₂O₃燒結晶粒的EDS圖；(b)(c)為YAG和Al₂O₃的電子衍射圖譜；(g)元素掃描方向；(h)掃描方向上的元素分布

TEM的結果進一步證實稀土氧化物(Y₂O₃)在燒結過程會與Al₂O₃反應生成YAG相，元素分布結果表明Y元素在兩相界面處存在明顯的富集，這對提升材料的抗高溫蠕變性能具有重要作用。

║孔隙率與高溫撓度

圖5：燒結溫度和Y₂O₃含量對光固化3D打印氧化鋁基陶瓷型芯開孔隙率的影響

圖6：燒結溫度和Y₂O₃含量對光固化3D打印氧化鋁基陶瓷型芯高溫撓度的影響

光固化3D打印氧化鋁基陶瓷型芯的開孔隙率和高溫撓度結果證實添加Y₂O₃可以明顯調控高孔隙率和抗高溫蠕變性能之間的矛盾，實現(xiàn)孔隙率和抗高溫蠕變性能的協(xié)同提升。

結論與展望

綜上所述，本研究首次通過稀土氧化物原位生成YAG相調控光固化3D打印的氧化鋁基陶瓷型芯的綜合性能。首先證明了稀土氧化物-Y₂O₃在燒結過程中會與Al₂O₃完全反應生成YAG相。顯微結構證明了層間間隙的大小隨Y₂O₃含量的增加而明顯降低，級配粉料設計在光固化3D打印陶瓷型芯中形成了大量通孔，并且發(fā)現(xiàn)不同粒徑的粉料處于不同的燒結階段。此外，本研究證明了原位反應生成的YAG相成功突破了孔隙率和抗高溫蠕變性能之間的矛盾，實現(xiàn)光固化3D打印陶瓷型芯孔隙率和抗高溫蠕變性能的協(xié)同提高。優(yōu)化后氧化鋁基陶瓷型芯開孔隙率為40.8 %，高溫撓度低至為 0.63 mm，抗彎強度為16.1 MPa。本研究為提高光固化3D打印陶瓷型芯綜合力學性能提供了一種新的手段。