【摘 要】
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三维喷印(3DP)工艺是一种通过喷射液体来粘结粉体材料的3D打印成型技术,具有成型速度快、精度高、无毒无污染、选材范围广等特点,在近净成形复杂结构零件方面具有显著优势和广泛应用前景。但是3DP打印材料集中在金属、石膏及塑料等方面,但对于价格便宜,来源广泛,可塑性好的水泥基3D打印材料,研究比较缺失。当今社会人们的审美趋于多样化,水泥基材料古朴、优雅的外观并结合3D打印造型的多样性,使得水泥工艺品领
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三维喷印(3DP)工艺是一种通过喷射液体来粘结粉体材料的3D打印成型技术,具有成型速度快、精度高、无毒无污染、选材范围广等特点,在近净成形复杂结构零件方面具有显著优势和广泛应用前景。但是3DP打印材料集中在金属、石膏及塑料等方面,但对于价格便宜,来源广泛,可塑性好的水泥基3D打印材料,研究比较缺失。当今社会人们的审美趋于多样化,水泥基材料古朴、优雅的外观并结合3D打印造型的多样性,使得水泥工艺品领域有更广阔的发展前景。为了制备形状复杂的水泥制品,本文基于三维喷印成型技术,制备成形性能良好的水泥粉末及其配套的粘结剂,经3DP成形和水护保养,并使用浸渍液进一步处理水泥制品,以期获得性能良好的水泥复杂形状制品;在此基础上,为了获得更高强度的水泥制品,提出了基于骨料的三维喷印水泥浆料成型工艺,研究了材料工艺参数对其成形试样的性能影响规律。具体从以下方面开展了研究工作:使用球磨和机械筛分法制备合适粒径的磷酸镁水泥(MPC)粉末,采用硼砂作为粘结缓凝剂进行了3DP成形实验,探究了不同掺量的硼砂以及打印用水量对于试样的尺寸变化和力学性能的影响规律。得到力学性能最佳的粘结剂中硼砂含量为3%,打印效果最好的单个样品用水量为8.52ml,打印样品最大抗压强度为3.74MPa。使用纳米二氧化硅作为表面改性剂,利用石英砂和滑石粉调节粉末铺展性能,通过聚乙烯醇提高粉体粘结性能,采用三乙醇胺作为助磨剂球磨制得打印效果良好的硫铝酸盐复合水泥粉末。研究了不同含量的纳米二氧化硅和石英砂对于水泥粉末堆积密度和流动性的影响规律。制备了适合于硫铝酸盐水泥打印的粘结剂,并进行了3DP成形。研究了不同含量的纳米二氧化硅和石英砂对硫铝酸盐水泥力学性能和微观形貌的影响规律。探究了不同后处理液对于打印样品力学性能以及微观形貌的影响。得到打印性能最佳的纳米二氧化硅含量为0.5%,石英砂的最佳含量为20%,此时打印样品的抗压强度最大为8.75MPa。混凝土固化剂处理液对于打印样品的强化效果最明显,抗压强度提升至15.11MPa。为了获得更高力学性能的水泥制品,提出了基于骨料的三维喷印水泥浆料成型工艺,研究了材料工艺参数对其成形试样的性能影响规律。研究不同含量的减水剂与水胶比对于水泥浆料渗透性能与稳定性的影响。浆料的最适合的水胶比为0.4,减水剂的最佳含量为0.60%,此时打印样品的抗压强度为26.71MPa。
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