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”

來源：特鑄雜志

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足這些要求,，來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、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“第十八屆全國特種鑄造及有色合金學(xué)術(shù)年會,、第十二屆全國鑄造復(fù)合材料學(xué)術(shù)會議”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，兼任全國消失模與V法鑄造學(xué)會副秘書長,，湖北省鑄造學(xué)會理事,、副秘書長，《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)國家發(fā)明專利10項(xiàng),，主編專著《有色合金熔煉入門與提高》。個人主要經(jīng)歷：2001–2011年就讀于哈爾濱工業(yè)大學(xué)材料加工工程專業(yè),，獲工學(xué)博士學(xué)位,；2015–2016年于德國魯爾大學(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,，對于多品種、小批量生產(chǎn),，周期長,，成本高，難以適應(yīng)未來綠色智能鑄造的需求,。3D打印技術(shù)是未來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成形技術(shù)（direct ink writing）,。經(jīng)直寫成形打印,、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,。

課題組或部門研究成果簡介

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)國家發(fā)明專利30項(xiàng)，出版專著10本,。獲湖北省科技進(jìn)步一等獎1項(xiàng),，中國機(jī)械工程學(xué)會二等獎1項(xiàng)。