華中科技大學(xué)劉鑫旺教授 “氧化鋁陶瓷芯3D打印技術(shù)及其性能”
時(shí)間：2021-08-19 13:08 來(lái)源：南極熊 作者：admin 閱讀：次
氧化鋁是陶瓷3D打印行業(yè)最常用到的一種材料之一，它具有機(jī)械強(qiáng)度高、絕緣電阻大、硬度高、耐磨、耐腐蝕及耐高溫等一系列優(yōu)良性能，所以廣泛應(yīng)用于陶瓷、電子、機(jī)械、化工、建筑及航天等各個(gè)領(lǐng)域，用于制造耐火材料，是目前氧化物陶瓷中用途最廣、產(chǎn)銷(xiāo)量最大的陶瓷新材料。
氧化鋁陶瓷因?yàn)槠浣^緣性好，導(dǎo)熱好，耐高溫高壓，在電子制造行業(yè)有著廣泛的應(yīng)用。3D打印的氧化鋁陶瓷能夠滿(mǎn)足這些要求，來(lái)制作電子絕緣和精密連接相關(guān)的精密零件。氧化鋁陶瓷耐腐蝕，耐酸耐堿，耐高溫，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，在化工應(yīng)用方面也有廣泛的應(yīng)用。3D打印的氧化鋁陶瓷能夠制作耐腐蝕的精密閥門(mén)、特殊催化精密零件、特殊耐腐蝕精密件等。3D打印氧化鋁陶瓷具有生物相容性、生物惰性、理化穩(wěn)定性及高強(qiáng)度、高耐磨性，使得氧化鋁陶瓷成為制備人工牙齒、人造骨和人造關(guān)節(jié)的理想材料。3D打印氧化鋁陶瓷是目前新材料中研究最多、除了以上的幾種應(yīng)用外，它還廣泛應(yīng)用于其它一些高科技領(lǐng)域，如航空航天、高溫工業(yè)爐、復(fù)合增強(qiáng)等領(lǐng)域。3D打印氧化鋁陶瓷耐磨、硬度高，具有光澤性，在珠寶首飾及工藝品領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。
2021年，華中科技大學(xué)劉鑫旺教授將參加“第十八屆全國(guó)特種鑄造及有色合金學(xué)術(shù)年會(huì)、第十二屆全國(guó)鑄造復(fù)合材料學(xué)術(shù)會(huì)議”并將作題為：“氧化鋁陶瓷芯3D打印技術(shù)及其性能”的報(bào)告。
劉鑫旺
劉鑫旺，華中科技大學(xué)教授，博士生導(dǎo)師，兼任全國(guó)消失模與V法鑄造學(xué)會(huì)副秘書(shū)長(zhǎng)，湖北省鑄造學(xué)會(huì)理事、副秘書(shū)長(zhǎng)，《China Foundry》和《特種鑄造及有色合金》青年編委。主要從事復(fù)雜成分合金的非平衡凝固、微觀組織調(diào)控和增材制造技術(shù)研究。主持國(guó)家自然科學(xué)基金2項(xiàng)、基礎(chǔ)加強(qiáng)計(jì)劃重點(diǎn)基礎(chǔ)研究項(xiàng)目（課題）1項(xiàng)，裝備預(yù)研國(guó)防科技重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室基金1項(xiàng)。發(fā)表論文100余篇，申報(bào)國(guó)家發(fā)明專(zhuān)利10項(xiàng)，主編專(zhuān)著《有色合金熔煉入門(mén)與提高》。個(gè)人主要經(jīng)歷：2001–2011年就讀于哈爾濱工業(yè)大學(xué)材料加工工程專(zhuān)業(yè)，獲工學(xué)博士學(xué)位；2015–2016年于德國(guó)魯爾大學(xué)（Ruhr-Universitt Bochum）公派訪學(xué)。
研究方向：復(fù)雜成分合金的非平衡凝固、微觀組織調(diào)控和增材制造技術(shù)
擬報(bào)告摘要：傳統(tǒng)的陶瓷芯采用芯盒制備，對(duì)于多品種、小批量生產(chǎn)，周期長(zhǎng)，成本高，難以適應(yīng)未來(lái)綠色智能鑄造的需求。3D打印技術(shù)是未來(lái)制備陶瓷芯的重要技術(shù)手段，可實(shí)現(xiàn)一機(jī)多用、快速制造面向用戶(hù)多樣化需求的復(fù)雜陶瓷芯，是智能鑄造的重要技術(shù)組成。本文研究了氧化鋁陶瓷芯3D打印技術(shù)，比較了各種技術(shù)手段的優(yōu)劣，發(fā)展了成本低廉的直寫(xiě)成形技術(shù)（direct ink writing）。經(jīng)直寫(xiě)成形打印、干燥和燒結(jié)后，最終獲得了高強(qiáng)、低收縮率的復(fù)雜氧化鋁陶瓷芯。經(jīng)對(duì)比發(fā)現(xiàn)，添加1wt.%納米MgO具有最佳的綜合性能，在1300℃-1500℃燒結(jié)后具有優(yōu)異的抗彎強(qiáng)度和低收縮率。本技術(shù)是一種快速制備氧化鋁基陶瓷芯的重要方法，有望用于航空航天等領(lǐng)域高質(zhì)量鑄件的短流程柔性鑄造。
課題組或部門(mén)研究成果簡(jiǎn)介
華中科技大學(xué)綠色鑄造與凝固技術(shù)研究課題組主要從事造型材料及綠色鑄造技術(shù)、造型材料及綠色鑄造技術(shù)、非平衡凝固、增材制造技術(shù)研究。主持國(guó)家自然科學(xué)基金10項(xiàng)，基礎(chǔ)加強(qiáng)計(jì)劃重點(diǎn)基礎(chǔ)研究項(xiàng)目（課題）2項(xiàng)，發(fā)表論文300余篇，申報(bào)國(guó)家發(fā)明專(zhuān)利30項(xiàng)，出版專(zhuān)著10本。獲湖北省科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)1項(xiàng)，中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)二等獎(jiǎng)1項(xiàng)。
氧化鋁陶瓷因?yàn)槠浣^緣性好，導(dǎo)熱好，耐高溫高壓，在電子制造行業(yè)有著廣泛的應(yīng)用。3D打印的氧化鋁陶瓷能夠滿(mǎn)足這些要求，來(lái)制作電子絕緣和精密連接相關(guān)的精密零件。氧化鋁陶瓷耐腐蝕，耐酸耐堿，耐高溫，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，在化工應(yīng)用方面也有廣泛的應(yīng)用。3D打印的氧化鋁陶瓷能夠制作耐腐蝕的精密閥門(mén)、特殊催化精密零件、特殊耐腐蝕精密件等。3D打印氧化鋁陶瓷具有生物相容性、生物惰性、理化穩(wěn)定性及高強(qiáng)度、高耐磨性，使得氧化鋁陶瓷成為制備人工牙齒、人造骨和人造關(guān)節(jié)的理想材料。3D打印氧化鋁陶瓷是目前新材料中研究最多、除了以上的幾種應(yīng)用外，它還廣泛應(yīng)用于其它一些高科技領(lǐng)域，如航空航天、高溫工業(yè)爐、復(fù)合增強(qiáng)等領(lǐng)域。3D打印氧化鋁陶瓷耐磨、硬度高，具有光澤性，在珠寶首飾及工藝品領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。
2021年，華中科技大學(xué)劉鑫旺教授將參加“第十八屆全國(guó)特種鑄造及有色合金學(xué)術(shù)年會(huì)、第十二屆全國(guó)鑄造復(fù)合材料學(xué)術(shù)會(huì)議”并將作題為：“氧化鋁陶瓷芯3D打印技術(shù)及其性能”的報(bào)告。
劉鑫旺
劉鑫旺，華中科技大學(xué)教授，博士生導(dǎo)師，兼任全國(guó)消失模與V法鑄造學(xué)會(huì)副秘書(shū)長(zhǎng)，湖北省鑄造學(xué)會(huì)理事、副秘書(shū)長(zhǎng)，《China Foundry》和《特種鑄造及有色合金》青年編委。主要從事復(fù)雜成分合金的非平衡凝固、微觀組織調(diào)控和增材制造技術(shù)研究。主持國(guó)家自然科學(xué)基金2項(xiàng)、基礎(chǔ)加強(qiáng)計(jì)劃重點(diǎn)基礎(chǔ)研究項(xiàng)目（課題）1項(xiàng)，裝備預(yù)研國(guó)防科技重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室基金1項(xiàng)。發(fā)表論文100余篇，申報(bào)國(guó)家發(fā)明專(zhuān)利10項(xiàng)，主編專(zhuān)著《有色合金熔煉入門(mén)與提高》。個(gè)人主要經(jīng)歷：2001–2011年就讀于哈爾濱工業(yè)大學(xué)材料加工工程專(zhuān)業(yè)，獲工學(xué)博士學(xué)位；2015–2016年于德國(guó)魯爾大學(xué)（Ruhr-Universitt Bochum）公派訪學(xué)。
研究方向：復(fù)雜成分合金的非平衡凝固、微觀組織調(diào)控和增材制造技術(shù)
擬報(bào)告摘要：傳統(tǒng)的陶瓷芯采用芯盒制備，對(duì)于多品種、小批量生產(chǎn)，周期長(zhǎng)，成本高，難以適應(yīng)未來(lái)綠色智能鑄造的需求。3D打印技術(shù)是未來(lái)制備陶瓷芯的重要技術(shù)手段，可實(shí)現(xiàn)一機(jī)多用、快速制造面向用戶(hù)多樣化需求的復(fù)雜陶瓷芯，是智能鑄造的重要技術(shù)組成。本文研究了氧化鋁陶瓷芯3D打印技術(shù)，比較了各種技術(shù)手段的優(yōu)劣，發(fā)展了成本低廉的直寫(xiě)成形技術(shù)（direct ink writing）。經(jīng)直寫(xiě)成形打印、干燥和燒結(jié)后，最終獲得了高強(qiáng)、低收縮率的復(fù)雜氧化鋁陶瓷芯。經(jīng)對(duì)比發(fā)現(xiàn)，添加1wt.%納米MgO具有最佳的綜合性能，在1300℃-1500℃燒結(jié)后具有優(yōu)異的抗彎強(qiáng)度和低收縮率。本技術(shù)是一種快速制備氧化鋁基陶瓷芯的重要方法，有望用于航空航天等領(lǐng)域高質(zhì)量鑄件的短流程柔性鑄造。
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