紫外光在通过浆料层传播时会发生衰减，剩余的衰减光会进一步作用到先前的固化层上。此外，光引发剂和吸收剂的浓度对陶瓷浆料的固化深度和固化宽度具有较大的影响。固化深度和固化宽度都与引发剂和吸收剂浓度具有半对数关系，其中固化深度的变化主要就是光衰减决定的。不同材料的光衰减（即透过率）受吸收、散射和折射的影响，这意味着入射紫外光的强度等于吸收的紫外光、散射的紫外光、折射的紫外光和垂直通过的紫外光之和，其中紫外线引发的光聚合反应是放热反应，即固化过程中温度的变化可以一定程度上判断吸收紫外线的多少。通过光固化厚度和宽度、光衰减的调控最终希望得到较高的打印精度，粉末粒度、粉末堆积模型、浆料的固含量和粉末分散度等对光固化3D打印精度具有较大的影响。

    光固化3D打印精度的影响主要有3方面，一是粉末粒度对成型件表面粗糙度的影响，二是因粉末粒度级配形成的不同致密堆积分布模型导致生坯脱脂烧结过程中的收缩，三是光固化过程中散射和折射引起的生坯误固化。

图2 固化过程的多重曝光模型

 3 脱脂-烧结工艺对光固化型芯性能的影响

通过光固化3D打印技术制备的陶瓷型芯两个相邻层之间的界面会形成裂纹，防止生坯和烧结体的层间分层是当前光固化3D打印陶瓷型芯关注的热点问题。在烧结过程中，陶瓷中残留的碳会导致型芯裂纹的形成，除了在烧结过程中形成裂纹外，大的收缩率也对陶瓷型芯有害。为防止裂纹的形成，应控制收缩率，那脱脂和烧结的过程就显得尤为重要。为了抑制光固化打印成型体在脱脂和烧结过程中裂纹的产生，对其进行了大量的研究。脱脂的研究主要集中在脱脂气氛（空气或氩气气氛）、脱脂温度和助溶剂脱脂等方面。详细的脱脂-烧结工艺对陶瓷型芯性能影响的研究总结对比情况见表3。

 4 结语

随着现代能源动力发展的需求，涡轮发动机被提出更高推重比、更高效率的要求，从而对空心叶片的冷却流道结构提出更高考验，现有空心叶片陶瓷型芯制造技术面临极大挑战。

传统工艺已经不能满足当代空心叶片的发展需求，对陶瓷型芯制备的新工艺、新技术的需求越发凸显，亟需开发新的制备工艺来缩短陶瓷型芯制备流程，加快新型空心叶片的研制、升级速度。光固化3D打印制备空心叶片陶瓷型芯的技术具有加快空心叶片冷却流道结构升级速度且不增加成本、无需模具、零时间交付等优势，为更复杂结构陶瓷型芯的制造工艺带来前所未有的机遇和挑战。

但陶瓷型芯制备过程中容易出现明显的收缩、变形和开裂等问题，因此陶瓷型芯制备精度难以保证，这极大的限制了该技术在空心叶片陶瓷型芯领域的广泛运用。光固化3D打印制备空心叶片陶瓷型芯能抑制其收缩、开裂，提高其打印精度是该领域一个重要的方向，近十年来国内外为缓解该问题做了大量的研究。因此，本期谷.专栏所分享的研究成果综述了对其具有较大影响的光固化3D打印的浆料制备、光固化机理和脱脂-烧结工艺相关的研究现状，以期望对后续的研究有一定的借鉴。

从发展趋势来看，关于光固化3D打印制备空心叶片陶瓷型芯收缩、开裂和精度差等问题的研究重点将主要集中在2个大的方向：

（1）通过浆料配方及制备工艺优化对陶瓷型芯脱脂-烧结过程中收缩率进行调控。光固化3D打印陶瓷型芯的烧成件开裂或精度较差都是因为脱脂-烧结过程中产生的较大收缩，或因收缩而导致型芯不同壁厚的连接处发生开裂。因此，解决该问题重要的方式是优化浆料配方及制备工艺，减小固化后生坯在脱脂-烧结过程中的收缩率。

（2）通过脱脂和烧结工艺的进一步研究实现脱脂-烧结过程中裂纹产生和收缩率的控制。脱脂和烧结的程度、速度、温度、压力、气氛等都会导致其裂纹和收缩率的变化，所以深入理解脱脂和烧结机制、精确控制脱脂和烧结参数是解决上述问题的有效方法。

文献引用：李乔磊,李金国,梁静静,等.光固化3D打印制备空心叶片陶瓷型芯研究进展[J].特种铸造及有色合金.2021,41(11);1 339-1 344.

(责任编辑：admin)

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