The invention discloses a forming method of core-shell structure ceramic composite material based on 3D printing technology. Core-shell structure composed of one or more matrix materials and functional reinforcement materials can be obtained by co-extrusion or coaxial extrusion. Core-shell structural composites have the advantages of both matrix and reinforcing materials, and have good strength, toughness and excellent properties. By controlling the diameter and extrusion rate of the extruded slurry, the core-shell structure model can be formed quickly and accurately. The core-shell structure parts made by this method have good mechanical properties and high temperature resistance, and the core-shell structure composites containing reinforcing materials greatly improve the strength and toughness of the parts. In the process of high temperature sintering, different sintering environments can be produced differently. Composition materials make the raw materials have more choices and can meet different needs of composite parts preparation.
【技术实现步骤摘要】
一种基于3D打印技术的核壳结构陶瓷复合材料成形方法
本专利技术涉及陶瓷复合材料3D打印
,具体涉及一种基于3D打印技术的核壳结构陶瓷复合材料成形方法。
技术介绍
3D打印技术是20世纪80年代后期发展起来的一项先进制造技术,可以直接根据产品设计数据,快速制造出新产品的样件、模具或模型,大大缩短产品加工周期,降低了研制的成本,对促进企业产品创新、提高产品竞争力有积极的推动作用。复合材料是由金属材料、陶瓷材料或高分子材料等两种或两种以上的材料经过复合工艺而制备的多相材料,各种材料在性能上互相取长补短,产生协同效应,使复合材料的综合性能优于原组成材料而满足各种不同的要求。复合材料由连续相的基体和被基体包容的相增强体组成。但是,传统复合材料由不同材料混合而成,无法保持组成材料原始的性能,尤其是增韧效果不明显。而且传统复合材料的工艺稳定性差,材料性能的分散性大,长期耐高温与环境老化性能差,抗冲击能力低,横向强度和层间剪切强度差。尽管现有技术在复合材料的设计和制造方面取得了新的进展,但是创造具有高强度和高韧性结构的材料仍然是一个难以达到的目标,因为这些性质往往是互斥的。而一些天然材料通过在多个长度尺度上结合不同的增韧机理来克服这种限制。核壳结构复合材料模仿天然材料的结构,兼具高强度与韧性,可以很好的弥补传统制造方法的不足。核壳结构复合材料从内向外分为许多层,每一层都保持了原始材料的性能,可以在保持高强度的前提下获得不错的韧性。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述不足,提供种基于3D打印技术的核壳结构陶瓷复合材料成形方法,能够得到具有良好的韧性、耐高温性、高强 ...
【技术保护点】
1.一种基于3D打印技术的核壳结构陶瓷复合材料成形方法,其特征在于,称取所需基体材料和增强材料,基体材料采用陶瓷、纤维和树脂中的至少一种,增强材料采用陶瓷、纤维、树脂或金属,挤出方式采用共挤出方式或同轴挤出方式;采用共挤出方式时,包括以下步骤:步骤一,在中心料筒内依次套入若干直径依次变小的内层料筒,中心料筒和内层料筒的总量等于基体材料种类的数量,将增强材料依次装入中心料筒和内层料筒中,冷冻成型后取出增强材料,制得增材棒料;步骤二,在3D打印机的料筒中添加基体材料,并将增材棒料置于基体材料中部;步骤三,挤出时,根据需要控制3D打印机的活塞推动料筒中的浆料进入同轴喷嘴,在出口处形成基体材料包裹增强材料的核壳包裹结构;步骤四,3D打印机持续打印,直至零件完成,得到核壳结构复合材料胚体;步骤五,将核壳结构复合材料胚体在真空环境下干燥脱脂,并进行烧结处理,最终转化为陶瓷;采用同轴挤出方式时,包括以下步骤:步骤一,将所需基体材料和增强材料置于3D打印机的基体材料供料筒和增强材料供料筒,增强材料供料筒将增强材料送入基体材料的中部;步骤二,挤出时,根据需要控制3D打印机的活塞共同挤压基体材料供料筒和增 ...
【技术特征摘要】
1.一种基于3D打印技术的核壳结构陶瓷复合材料成形方法,其特征在于,称取所需基体材料和增强材料,基体材料采用陶瓷、纤维和树脂中的至少一种,增强材料采用陶瓷、纤维、树脂或金属,挤出方式采用共挤出方式或同轴挤出方式;采用共挤出方式时,包括以下步骤:步骤一,在中心料筒内依次套入若干直径依次变小的内层料筒,中心料筒和内层料筒的总量等于基体材料种类的数量,将增强材料依次装入中心料筒和内层料筒中,冷冻成型后取出增强材料,制得增材棒料;步骤二,在3D打印机的料筒中添加基体材料,并将增材棒料置于基体材料中部;步骤三,挤出时,根据需要控制3D打印机的活塞推动料筒中的浆料进入同轴喷嘴,在出口处形成基体材料包裹增强材料的核壳包裹结构;步骤四,3D打印机持续打印,直至零件完成,得到核壳结构复合材料胚体;步骤五,将核壳结构复合材料胚体在真空环境下干燥脱脂,并进行烧结处理,最终转化为陶瓷;采用同轴挤出方式时,包括以下步骤:步骤一,将所需基体材料和增强材料置于3D打印机的基体材料供料筒和增强材料供料筒,增强材料供料筒将增强材料送入基体材料的中部;步骤二,挤出时,根据需要控制3D打印机的活塞共同挤压基体材料供料筒和增强材料供料筒,使基体材料和增强材料共同挤出,在出口处形成外部材料包裹内部材料的核壳包裹结构;步骤三,3D打印机持...
【专利技术属性】
技术研发人员:鲁中良,李涤尘,随雨浓,夏园林,
申请(专利权)人:西安交通大学,
类型:发明
国别省市:陕西,61
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