一种基于光固化3D打印的梯度功能陶瓷材料及其增材制造方法技术

本发明专利技术公开了一种基于光固化3D打印的梯度功能陶瓷材料及其增材制造方法，所述方法包括：构建出直径沿平行直线公垂线方向逐渐等量变化的一系列等距平行圆柱；在平行圆柱之间构建出横向交错的连接结构获得梯度结构；构建等距的多层的梯度结构，在每层之间的平行圆柱间构建出横向交错的连接结构，形成梯度结构的主体；光固化3D打印成型得到梯度结构树脂模具；配制基体陶瓷浆料，球磨，凝胶注膜，预冷冻；冷冻干燥，脱脂，烧结得到多孔陶瓷预制体；对多孔陶瓷预制体进行浸渍裂解工艺和渗硅工艺，填充结构孔并使得整体致密化，得到梯度功能陶瓷材料。本发明专利技术实现了梯度功能陶瓷材料的增材制造。

【技术实现步骤摘要】
一种基于光固化3D打印的梯度功能陶瓷材料及其增材制造方法
本专利技术属于增材制造
，，特别涉及一种基于光固化3D打印的梯度功能陶瓷材料及其增材制造方法。
技术介绍
梯度功能材料一般指材料的组成和结构从材料的某一方位向另一方位连续地变化，使材料的性能和功能也呈现梯度变化的一种新型的功能性材料，它能有效地克服传统复合材料的不足。近年来，梯度功能材料逐渐成为研究热门，按照组合方式可分为金属/陶瓷，陶瓷/陶瓷，陶瓷/塑料等。目前主流的制备方法都是针对金属材料或可熔融的陶瓷材料，对于大多数碳化物和硼化物陶瓷则不适用。增材制造技术的出现彻底颠覆了传统的减材制造思维，可以实现任意复杂零件的快速制造。其利用计算机辅助设计，通过建模软件设计结构直接导出STL格式进行打印，可以实现无模快速成型。综上，将增材制造技术与梯度功能材料的概念结合起来，亟需一种新的基于光固化3D打印的梯度功能陶瓷材料及其增材制造方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于光固化3D打印的梯度功能陶瓷材料及其增材制造方法，以解决上述本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于光固化3D打印的梯度功能陶瓷材料的增材制造方法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤1，构建直径沿平行直线公垂线方向逐渐等量变化的一系列等距平行圆柱，获得梯度变化的单层主体结构；/n步骤2，基于步骤1获得的单层主体结构，在平行圆柱之间构建出横向交错的圆台状连接结构，得到完整单层梯度结构；/n步骤3，构建等距的多层步骤2获得的完整单层梯度结构，在每层之间相同直径的平行圆柱间构建出横向交错的圆柱状连接结构，形成梯度结构主体；/n步骤4，基于步骤3得到的梯度结构主体，通过光固化3D打印成型，得到梯度结构树脂模具；/n步骤5，配制基体陶瓷浆料，球磨，浇注于步骤4得到的梯度结构树脂模具，静置凝...

【技术特征摘要】
1.一种基于光固化3D打印的梯度功能陶瓷材料的增材制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，构建直径沿平行直线公垂线方向逐渐等量变化的一系列等距平行圆柱，获得梯度变化的单层主体结构；
步骤2，基于步骤1获得的单层主体结构，在平行圆柱之间构建出横向交错的圆台状连接结构，得到完整单层梯度结构；
步骤3，构建等距的多层步骤2获得的完整单层梯度结构，在每层之间相同直径的平行圆柱间构建出横向交错的圆柱状连接结构，形成梯度结构主体；
步骤4，基于步骤3得到的梯度结构主体，通过光固化3D打印成型，得到梯度结构树脂模具；
步骤5，配制基体陶瓷浆料，球磨，浇注于步骤4得到的梯度结构树脂模具，静置凝胶，得到梯度结构陶瓷湿坯；
步骤6，基于步骤5得到的梯度结构陶瓷湿坯，预冷冻，冷冻干燥，脱脂，烧结得到多孔陶瓷预制体；
步骤7，将步骤6得到的多孔陶瓷预制体作为梯度结构陶瓷模具，进行浸渍裂解工艺和渗硅工艺，填充其结构孔且使得整体致密化，得到梯度功能陶瓷材料。


2.根据权利要求1所述的一种基于光固化3D打印的梯度功能陶瓷材料的增材制造方法，其特征在于，步骤1中，
沿梯度变化的方向，平行圆柱的间距为1～10mm，平行圆柱直径变化梯度为0.1～1mm/mm。


3.根据权利要求1所述的一种基于光固化3D打印的梯度功能陶瓷材料的增材制造方法，其特征在于，步骤2中，
所述圆台状连接结构在与平行圆柱相连的节点处，圆台状连接结构直径与平行圆柱直径保持相同；圆台状连接结构轴线与平行圆柱轴线夹角的角度范围为10°～50°。


4.根据权利要求1所述的一种基于光固化3D打印的梯度功能陶瓷材料的增材制造方法，其特征在于，步骤3中，
所述圆柱状连接结构轴线与平行圆柱轴线夹角的角度范围为10°～50°。


5.根据权利要求1所述的一种基于光固化3D打印的梯度功能陶瓷材料的增材制造方法，其特征在于，步骤4中，
所述梯度结构树脂模具的外壳厚度为0.1～0.5mm；
所述梯度结构树脂模具的浇口开的位置...

【专利技术属性】
技术研发人员：鲁中良，周航，苗恺，王权威，李涤尘，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61