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      随着航空技术的进步，对发动机涡轮叶片的耐温能力提出了更高的要求。目前，国内外都聚焦于设计具有复杂冷却通道的空心涡轮叶片来提高发动机涡轮叶片的冷却效率。陶瓷型芯作为叶片内腔冷却流道成形的关键过渡部件，其结构日趋复杂。传统的热注射技术由于模具的限制，制备复杂结构陶瓷型芯受限，迫切需要寻找一种新的复杂结构陶瓷型芯快速一体化成型工艺。光固化3D打印制备陶瓷型芯的工艺不受模具限制、成本低、精度高、工艺周期短，为制造复杂结构陶瓷型芯的快速一体成型提供了可能。

      硅基陶瓷型芯因其优异的浸出性和良好的化学稳定性，被广泛应用。目前，利用光固化3D打印技术已成功制备出具有复杂内腔结构的硅基陶瓷型芯。然而，由于3D打印的层状结构，陶瓷型芯坯体烧结后易产生收缩、变形和开裂等问题，限制了3D打印在陶瓷型芯领域的广泛应用。实验表明，陶瓷浆料固含量越高，样品脱脂烧结后的收缩越小，变形和开裂等缺陷越少。因此，在保证浆料粘度可打印和浆料稳定的前提下，提高浆料的固含量是光固化3D打印陶瓷型芯的一个重要研究方向。解决上述问题的一个有效方法是通过优选分散剂来促进陶瓷颗粒在树脂体系中的分散，从而提高浆料的固含量。

 本文亮点

1.双分散剂协同分散突破了单一分散剂制备陶瓷浆料固含量的瓶颈，为制备高固含量光固化3D打印陶瓷型芯专用浆料提供了一种有效的浆料优化思路；

2.成功制备了固含量为70vol.%的硅基陶瓷浆料，其性能满足DLP-3D打印陶瓷型芯高精度成型要求，为高固含量陶瓷型芯的制备提供了浆料基础；

3.高固含量陶瓷浆料制备的型芯微观组织排列更加紧密，烧结收缩率显著降低，提高了型芯的常温和高温抗弯强度；

4.基于该工作的高固含量硅基陶瓷型芯浆料成功制备了双层壁冷陶瓷型芯，满足高温合金叶片的铸造要求。

 图文导读

图1. 分散剂对陶瓷粉体的作用机理

图2. 不同单一分散剂制备浆料的粘度

图3. (a,b) 不同分散剂浓度下浆料的粘度, (c) 不同分散剂浓度对浆料粘度的影响机理

图4. (a-c) 70 vol.%固含量的陶瓷型芯样品, (d) 陶瓷型芯样品的开孔隙率和密度, (e) 型芯室温和高温抗弯强度, (f) 型芯的烧结收缩率

图5. (a)显示的是 (b-d) 不同固含量陶瓷型芯的孔隙统计结果, (e) 不同固含量陶瓷型芯的烧结机理图

文章来源: 增材制造结构一功能陶瓷材料