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PAGE 1 PAGE 1 快速成型技术的陶瓷零件无模制造  文章概述了几种近几年发展起来的陶瓷零件快速成型技术，着重介绍了它们的原理及应用于陶瓷零件制造的研究现状，比较分析了各种快速成型技术的优缺点及在产业化应用中存在的问题，并对今后该技术的发展进行了展望。  0引言  陶瓷材料以其耐高温、耐腐蚀、强度和硬度高等优点，在航天、能源、机械、电子信息、生物工程等领域得到广泛的应用。然而近20年来，陶瓷产业进展缓慢，这有很多原因，其中陶瓷材料成型工艺是其中最为关键的因素。陶瓷制品的成型是材料设计和材料配方实现的前提，在材料制备工艺中起着承上启下的作用，因而是限制高性能陶瓷产业化的主要问题之一。近年来，人们将传统陶瓷成型方法的发展和新型陶瓷成型技术作为研究重点，各种新成型技术不断涌现，其中典型的有流延法(Tapecasting)、凝胶注模(Gelcasting)、直接凝固注模(Directcongulationcasting)等。但是，无论是这些新方法还是传统的注浆、干压等方法，都没有摆脱模具对陶瓷生产的制约，无法满意日益激烈的市场竞争需求，而将快速成型技术应用于陶瓷零件直接成型，不仅缩短了生产周期和节约了费用，而且供应了比传统制造方法更多的几何自由度，使先进的陶瓷产业化看到了光明前景。国外已有很多企业分别利用层合实体制造、熔融沉积制造、多层打印、选域激光烧结等技术成功地制造出陶瓷材料或陶瓷基复合材料部件。我国于20世纪90年月初才开始快速成型技术的研究，在陶瓷材料直接成型方面起步更晚，还没有开展太多的实质性工作。本文主要介绍陶瓷零件快速制造技术的研究现状。  1快速成型技术的原理  快速成型技术是借助计算机辅助设计，或者用实体反求工程得到有关原型和零件的几何外形、结构和材料的组合信息，从而获得目标原型的概念并以此建立数学化描述原型，之后将这些信息输入到计算机掌握的机电集成制造系统，通过逐点、逐面进行材料的“三维堆砌”成型，再经过必要的后期处理，使其在外观、强度和性能等方面达到设计要求。这样就可达到快速、精确地制造原型或实际零件的目的。其制造技术原理如图1所示。 图1快速原型制造技术原理 2陶瓷零件快速制造技术的研究现状  目前，应用于陶瓷零件制造领域较为成熟的快速成型技术主要有立体光刻成型、分层实体成型、选域激光固化高聚物成型、熔融积累成型、喷墨打印成型、三维打印成型等。以下介绍最近几年出现的几种新的快速成型技术。  2.1立体光刻成型(SLA)  立体光刻成型技术(StereoLithographyApparatus，SLA)最早由CharlesHull于1984年申请专利，后由3DSystems公司实现商业化。最初该技术主要应用于高分子的成型，将其用于陶瓷零件成型的研究则刚刚起步。在制备陶瓷零件时，首先将陶瓷粉与光固化树脂混合制成陶瓷料浆，铺展在工作平台上，通过计算机掌握紫外线选择性照耀到料浆表面。含有陶瓷粉的料浆通过光聚合形成高分子聚合体结合的陶瓷坯体。掌握平台在z方向的移动，可以使新一层料浆流向已固化部分表面。如此反复循环，最终形成所需的陶瓷零件坯体。  由于单分子溶剂中加入陶瓷粉后粘度会增加，因此要求延长z方向等待时间以保证铺层平整，这样势必会使成型时间延长，降低成型效率。A.Greco等以硅丙烯酸盐为单体制备氧化铝陶瓷零件，试验表明，在悬浮液中加入单官能异丁烯酸酯对降低悬浮液的粘度具有重要意义。  2.2分层实体成型(LOM)  分层实体成型(LaminatedObjectManufacturing，LOM)由美国Helisys公司开发并实现商业化，其工艺原理是利用激光在x-y方向的移动切割每一层陶瓷薄片材料，每完成一层的切割，就要掌握工作平台在z方向的移动以叠加新一层的薄片材料，激光的移动由计算机掌握，层与层之间的结合可以通过粘结剂或热压焊合。  由于该方法只需要切割出轮廓线，因此成型速度较快，且特别适合制造层状复合材料。但成型精度较低，适合制造大中型零件。C.Griffin等采用LOM法制成了Al2O3陶瓷零件，结果表明其性能与传统干压工艺成型的相差不大。  文章概述了几种近几年发展起来的陶瓷零件快速成型技术，着重介绍了它们的原理及应用于陶瓷零件制造的研究现状，比较分析了各种快速成型技术的优缺点及在产业化应用中存在的问题，并对今后该技术的发展进行了展望。  0引言  陶瓷材料以其耐高温、耐腐蚀、强度和硬度高等优点，在航天、能源、机械、电子信息、生物工程等领域得到广泛的应用。然而近20年来，陶瓷产业进展缓慢，这有很多原因，其中陶瓷材料成型工艺是其中最为关键的因素。陶瓷制品