供稿人:晏梦雪，田小永 发布日期：2018-04-12
陶瓷材料的直接3D成型一般采用以陶瓷浆料为原材料，使用选区激光烧结（SLS）完成素胚的制备，相关研究表明，其制件相对密度可以达到65%以上。但是，由于泥浆的特点，这种成型方式的效率非常低，其加工时间一般需要几十个小时，不能充分发挥SLS技术的特点。近期，法国国家高等工业陶瓷研究院的研究者们采用SLS技术直接成型陶瓷粉末，并展开了相关的研究。
研究者们采用市售的陶瓷粉末为原材料(Imerys PC804B)，未添加任何粘结剂，使用PM100T SLS设备，进行了陶瓷制件的成型，其工艺参数和成形件如图1所示。工艺实验表明，当激光能量密度较高或者扫描间距较小时，陶瓷粉末在选区激光烧结过程中发生了严重的收缩变形。同时，当激光能量密度较低或者扫描间距过大时，会造成制件的致密度较低，存在着较高的孔隙率。
图1 SLS工艺参数与制件
图2 陶瓷先驱体SLS制件
此外，研究者还对SLS制备的样件进行了后处理，并研究了后处理条件对最终制件孔隙率和微观形态的影响，如图3所示。研究结果显示，所得制件的最低孔隙率为33%，基本与采用泥浆为原材料的SLS制件类似，但依然高于传统方式制备陶瓷制件的孔隙率。未来，可通过优化原材料配方及工艺参数进一步降低制件孔隙率。
图3 制件微观结构