陶瓷熔融沉积成型介绍

        采用熔融沉积成型(fused deposition modeling．FDM)工艺制备陶瓷件称为FDC (fused deposition of ceramics)工艺。FDM工艺是由Stratasys公司开发成功并实现商业化的。

        在FDM中，通过计算机控制将由高分子或石蜡制成的细丝送人熔化器，在稍高于其熔点的温度下熔化，再从喷嘴挤至成型平面上。通过控制喷嘴在x-y方向和工作平台z方向的移动可以实现三维部件的成型。FDM使用的原材料有聚丙烯、ABS、铸造石蜡等。将FDM技术应用于制备陶瓷件部件，称为FDC工艺。这种工艺是将陶瓷粉和有机黏结剂相混合，用挤出机或毛细管流变仪做成丝后用FDM设备做出陶瓷件生坯，通过黏结剂的去除和陶瓷生坯的烧结，得到较高致密度的陶瓷件。适用于FDC工艺的丝状材料必须具备一定的热性能和力学性能，黏度、黏结性能、弹性模量、强度是衡量丝状材料的四个要素。基于这样的限制条件，美国Rutgers大学的陶瓷研究中心开发出称为RL-系列的有机黏结剂。这种黏结剂由四种组分组成：高分子、调节剂、弹性体、蜡。它们的作用和成分配。

        Agarwala等用FDC制备了Si3N4陶瓷件，所用的陶瓷粉为GS-44氮化硅（由a-Si3 N4和体积分数不到10%的少量酸性氧化物组成），体积分数为55%。由于RU黏结剂是由四种具有不同热解温度的组分组成，生坯中黏结剂的去除分两步进行。第一步从室温加热到450℃，在此阶段大部分黏结剂被去除掉。第二步是将生坯放入氧化铝坩埚加热至500。C，黏结剂中剩余的碳被去除掉。不同阶段的加热速度和保温时间根据零件的尺寸和形状来确定。经过这两步处理后，陶瓷生坯变成多孔状，对生坯进行气压烧结处理，生坯中所含的氧化物熔化并为多孔生坯的致密化提供液相；致密化过程中，a-Si3 N4转变成p-Si3 N4。制备的Si3 N4陶瓷件的性能及其与等静压工艺、挤出工艺的比较!