華中科技大學劉鑫旺教授 “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，它具有機械強度高、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，所以廣泛應用于陶瓷、電子、機械、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。

氧化鋁陶瓷因為其絕緣性好，導熱好，耐高溫高壓，在電子制造行業(yè)有著廣泛的應用。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，化學性質(zhì)穩(wěn)定，在化工應用方面也有廣泛的應用。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、除了以上的幾種應用外，它還廣泛應用于其它一些高科技領(lǐng)域，如航空航天、高溫工業(yè)爐、復合增強等領(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)域有著廣泛的應用。

2021年，華中科技大學劉鑫旺教授將參加“第十八屆全國特種鑄造及有色合金學術(shù)年會、第十二屆全國鑄造復合材料學術(shù)會議”并將作題為：“氧化鋁陶瓷芯3D打印技術(shù)及其性能”的報告。

劉鑫旺

劉鑫旺，華中科技大學教授，博士生導師，兼任全國消失模與V法鑄造學會副秘書長，湖北省鑄造學會理事、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。主持國家自然科學基金2項、基礎(chǔ)加強計劃重點基礎(chǔ)研究項目（課題）1項，裝備預研國防科技重點實驗室基金1項。發(fā)表論文100余篇，申報國家發(fā)明專利10項，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)大學材料加工工程專業(yè)，獲工學博士學位；2015–2016年于德國魯爾大學（Ruhr-Universitt Bochum）公派訪學。

研究方向：復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，可實現(xiàn)一機多用、快速制造面向用戶多樣化需求的復雜陶瓷芯，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、低收縮率的復雜氧化鋁陶瓷芯。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。主持國家自然科學基金10項，基礎(chǔ)加強計劃重點基礎(chǔ)研究項目（課題）2項，發(fā)表論文300余篇，申報國家發(fā)明專利30項，出版專著10本。獲湖北省科技進步一等獎1項，中國機械工程學會二等獎1項。