【摘 要】
:
增材制造与普通陶瓷制备方法比较,具有成形灵活、周期短、适于复杂形状等优点,被广泛用于功能陶瓷、生物陶瓷等领域。在铸造行业,陶瓷型(芯)因具有高强度、高耐火性等优点在高端复杂铸件制造中占有重要地位。分层挤出成形陶瓷型(芯)是将增材制造的优势与铸造陶瓷型(芯)相结合,利用陶瓷浆料无模挤出成型坯体,再经干燥、修整、陶瓷化等过程制备陶瓷型(芯)的新方法。与选择性激光烧结、三维印刷等陶瓷构件制备比较,分层挤
【基金项目】
:
国家自然科学基金面上项目“复杂陶瓷铸造形芯分层挤出成形及其精确控制研究(No. 51775204)”;
论文部分内容阅读
增材制造与普通陶瓷制备方法比较,具有成形灵活、周期短、适于复杂形状等优点,被广泛用于功能陶瓷、生物陶瓷等领域。在铸造行业,陶瓷型(芯)因具有高强度、高耐火性等优点在高端复杂铸件制造中占有重要地位。分层挤出成形陶瓷型(芯)是将增材制造的优势与铸造陶瓷型(芯)相结合,利用陶瓷浆料无模挤出成型坯体,再经干燥、修整、陶瓷化等过程制备陶瓷型(芯)的新方法。与选择性激光烧结、三维印刷等陶瓷构件制备比较,分层挤出成形方法的设备成本低,材料体系环境友好,适用于中、小型复杂陶瓷构件的快速成形。目前,分层挤出成形具有复杂空腔类陶瓷坯体时,缺少有效而易去除的支撑材料。因此,本文研究了分层挤出成形中盐基支撑材料及其应用,探讨了陶瓷坯体的精度控制等问题,为复杂陶瓷型(芯)一体化无模成形奠定了理论基础。本文的主要内容包括:(1)为了分别挤出构件主体材料及支撑材料,研发构建了双头分层挤出陶瓷(浆料)成形设备。该设备主要由机械控制部分、浆料挤出部分以及控制单元构成。经过设计与校核,机械控制部分选择同步带系统和滚珠丝杠系统的框架部分组成基板随Z轴移动的运动平台。这种运动机构具有结构简单,稳定性高的特点。最终设计的运动范围为220mm×220mm×150mm。浆料通过气动活塞机构均匀稳定的挤出。采用中断控制的控制逻辑,具有控制精度高、便于修改等特点。(2)以PVP为粘结剂、乙醇为分散介质、硫酸镁为骨架材料研制出了适用于分层挤出成形工艺的支撑材料浆料。系统研究了浆料中硫酸镁含量、Si O2加入量,对流动性能及成形试样的抗弯强度和尺寸偏差的影响。试验证明:随着固含量的提高,浆料的粘度和屈服应力都会提高;加入了Si O2后,试样的粘度和屈服应力大幅下降;而随着固含量的提高湿坯试样的强度先增加后减小,尺寸偏差不断减小。加入Si O2后湿坯试样的抗弯强度有所提高,但是经过烧结后,试样的强度反而下降,并且随着Si O2的加入,强度不断下降。当Si O2的加入量为5wt.%时具有最优的结果,900℃抗弯强度达到了21.61MPa。热重分析以及水溶试验可知,硫酸镁试样可以在60min内完全溶于90℃的热水中。(3)分析研究了双挤出成形主要工艺参数对构件精度的影响。影响构件精度的主要工艺参数包括:挤出针头直径、层高度、针头速度、浆料流动速度、浆料固含量、双挤出临界支撑角度和支撑距离等。根据模拟结果可知,锥形针头可使浆料具有更良好的流动状态。合理的层高,应该由针头速度、挤出速度等参数决定。对于盐基浆料来说,当固含量为60wt.%时,试样具有更好的成形质量、较低的层纹深度及较高的成形精度。氧化铝浆料的临界支撑填充角度为50°,合理的支撑距离有助于主体材料表面质量提高。通过优化的工艺参数成形了半球形和悬空方形构件,用冰醋酸可使支撑材料自动溶解。验证了盐基浆料用做支撑结构的可行性。
其他文献
实体关系抽取是自然语言处理(Natural Language Processing,NLP)领域中一项最关键的基础任务,要在大量非结构化网络文本数据中自动提取出潜在的复杂语义关系。多标签实体关系抽取则是实体关系抽取中比较复杂的一项任务,是指在包含多个实体的句子中,抽取出多个实体之间的相互关系。在单句多实体中抽取多实体之间的关系比在单句双实体中抽取两个实体之间的关系更加复杂。目前,学者们把大量深度学
在生物大分子领域中,α螺旋蛋白质具有传输多种能量与信息的能力,所以对其结构、生物特性及内部分子动力学的研究是分子物理学的核心.由于耦合非线性薛定谔方程可以用来描述α螺旋蛋白质内分子运动形态和内部分子间的相互作用,所以,有关生物大分子的能量传输问题更是被广泛关注.本文以α螺旋蛋白质为物理背景,采用基于符号计算扩展的tanh函数展开法研究了两个三耦合非线性薛定谔方程.1.首先研究棘间耦合的α螺旋蛋白质
随着网络的快速发展以及业务规模的不断扩大,传统的网络模式已经远远不能满足日益多样化的用户需求。网络功能虚拟化(Network Function Virtualization,NFV)的出现推动了网络技术的变革。然而通常大部分NFV技术只是用单片的虚拟网络功能(Virtual Network Function,VNF)代替单片的硬件。许多的VNFs都会有常见的通用功能(例如报头解析,包分类等),在处
变分不等式是现代偏微分方程理论的重要组成部分,它被广泛应用于物理学、力学、工程科学、经济学等领域,具有重要的研究意义.若实际问题中的能量泛函或约束集直接依赖状态变量,就导出了拟变分或拟H-半变分不等式问题.本文主要研究一类含参数的非线性椭圆型拟变分-H-半变分不等式及其参数辨识反问题.当参数固定时,结合单调算子理论、非光滑分析、凸分析、非线性泛函分析等理论证明了拟变分-H-半变分不等式解的存在性及
随着高性能制造在航空航天和能源等工业领域的快速发展和广泛应用,切削加工对机械零部件服役性能的影响逐渐被高校和企业所重视。加工后形成的残余应力对机械零部件的几何形状、尺寸精度、抗疲劳和抗腐蚀等性能有着深远的影响,其主要研究难点在于它的形成机理非常复杂,而通过实验测试的方法费时费力,难以建立快速准确的残余应力预测模型并且都有一定的局限性。此外,对残余应力的建模工作主要围绕着稳态切削进行,针对动态加工工
超精密金刚石车削技术在实现金属材料切削加工方面有着独特的优势,具有精度高、可重复性好等特点,被广泛应用于精密仪器、航空航天、核聚变等领域中精密元件的生产制造,而机床关键零部件制造和装配不精确所导致的几何误差是车削加工中的主要误差源,对工件尺寸精度影响很大。本文研究了超精密车床几何误差对复杂曲面加工精度的影响机理,提出复杂曲面车削仿真模型和几何误差重要度分析方法,揭示了几何误差影响下工件表面形貌的变
钻杆在服役过程中受到多种作用力的影响,容易产生裂纹、腐蚀等缺陷,最终导致失效及事故的发生,尤其以加厚带疲劳刺穿引起的事故占比最高。因此,加强钻杆加厚带的无损检测显得十分重要。本文针对现有钻杆加厚带漏磁检测装置磁化器体积大、质量重、检测探头在台阶面轴向运动困难、便携性差等问题,提出了一种基于直流脉动磁化的钻杆加厚带漏磁检测的方法。该方法采用柔性阵列感应线圈检测杆表面交流磁场的变化,沿加厚带轴向台阶布
在电力、钢铁、有色、煤炭焦化等行业生产中会产生大量余热,这部分本来可利用却被废弃的余热资源属于二次能源。合理利用余热资源能加快实现工业节能减排战略目标。高温熔渣作为钢铁行业的主要废弃物,温度高达1400~1500℃,其具备的高品位显热资源具有极大的回收利用价值。目前国内钢厂对熔渣的主要处理方式为水淬法处理后用作水泥的原料,但其余热尚未得到回收利用,该处理方式还会污染大气,浪费水资源。因此,干法粒化
液体静压导轨作为超精密机床的核心支承部件,对零件的精度有着至关重要的影响。随着复杂曲面零件的广泛应用,液体静压导轨已向着亚微米和纳米的精度突破,导轨表面亚微米和微米级别的形貌误差的影响则日益凸显。本文将液体静压导轨表面的形貌分为粗糙度和波纹度,分别考虑其对导轨支承性能的影响,主要工作如下:以平均流量模型作为粗糙度模型,得出液体静压导轨平均雷诺方程。并使用分形几何表征液体静压导轨的粗糙表面,使用分形
由于事故、病变等原因造成髋关节功能性受损,极大地影响了工作和生活。目前解决此问题的方法主要为:全髋关节置换术、半髋关节置换术。但临床上普遍应用的标准型髋假体在结构上并不满足个性化需求,其材料和加工制备方法在提高假体使用寿命及术后康复等情况需要进一步探讨研究。因此,设计符合个体生理结构的定制型假体、在快速成型技术的支持下,选取合理的材料制备出力学性能优异的定制型假体样品,对治疗髋关节问题是至关重要的