《Acta Materialia》：超薄3D打印氧化铝晶格结构的烧结行为

时间：2023-05-18 10:16 来源：材料科学与工程作者：admin 阅读：次

陶瓷立体光刻或大桶光聚合是一种允许制造具有高度复杂形状的陶瓷物体的工艺。晶格结构特别与先进的优化拓扑工具一起使用，用于设计具有优化机械阻力的可打印轻质形状。如果这些晶格结构的机械阻力在聚合状态下得到很好的控制，它们可能会在烧结阶段的高温下严重变形。然后确定晶格结构在烧结过程中的变形敏感性，以在概念阶段考虑这一方面。晶格烧结的有限元 (FEM) 模拟是一种有趣的解决方案，可以从数值上预测晶格的变形敏感性并确定它们的最小壁厚。这需要确定印刷绿色样品的烧结行为，并考虑烧结各向异性，这涉及层间较弱的电阻。
来自法国诺曼底大学的学者首先通过多轴膨胀仪确定烧结行为，对其进行分析建模，然后通过 FEM 方法进行模拟。之后，进行了不同壁厚晶格的烧结模拟。这允许测试模拟工具对每个格子壁厚的可预测性，并比较它们在高温下的变形敏感性。相关文章以“Sintering behavior of ultra-thin 3D printed alumina lattice structures”标题发表在Acta Materialia。

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.actamat.2023.118865

图1. 印刷晶格结构的设计（A）杆直径为 3 至 0.5 毫米的起始晶胞，（B）具有全杆直径的等效单元和（C）打印机高原的视图复制的格子结构；下面 (D) 介绍了模型识别、验证和参数化晶格模拟的文章主要步骤。

图2. 3D 打印过程中的结构孔隙度方案 (A)，在平行于层的剪切诱导情况下的弱变形行为的图示 (B)。

图3.脱脂陶瓷膏在 600°C 空气中的 SEM 图像和粒径分布直方图。

图4. 膨胀测量配置 (A)、打印样品表面的 SEM (B)、曲线的烧结膨胀测量 (C)。

图5. 3D 打印氧化铝样品的烧结微观结构

图6. Z 和 R 方向的实验应变率 (A)，Yz 和 Yr 的线性回归，用于提取烧结活化能 (B)，粘度指数前参数与孔隙率的确定 (C)。

(责任编辑：admin)

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