Terobosan bubuk alumina ing bahan cetak 3D
Mlaku-mlaku menyang laboratorium Universitas Politeknik Northwestern, ngobati cahyaprinter 3D humming rada, lan sinar laser obah sabenere ing slurry Keramik. Mung sawetara jam mengko, inti Keramik karo struktur Komplek kaya mbingungake wis kebak presented - iku bakal digunakake kanggo cast glathi turbin mesin pesawat. Profesor Su Haijun, sing tanggung jawab proyek kasebut, nuding komponen sing alus lan ujar: "Telung taun kepungkur, kita ora wani mikir babagan presisi kasebut. Terobosan utama didhelikake ing bubuk alumina sing ora katon iki."
Biyen, keramik alumina kaya "mahasiswa masalah" ing bidangPrinting 3D- kekuatan dhuwur, resistance suhu dhuwur, jampel apik, nanging yen wis dicithak, iku wis akèh masalah. Ing pangolahan tradisional, wêdakakêna alumina nduweni fluidity sing kurang lan asring mblokir printhead; tingkat shrinkage sak sintering bisa nganti 15% -20%, lan bagean sing dicithak kanthi gaweyan gedhe bakal deform lan retak sanalika lagi diobong; struktur kompleks? Malah luwih mewah. Insinyur bingung: "Iki kaya seniman sing wangkal, kanthi gagasan liar nanging ora cukup tangan."
1. rumus Russian: Panggolekan "waja Keramik" ingalumuniummatriks
Titik balik pisanan teka saka revolusi ing desain materi. Ing 2020, ilmuwan material saka Universitas Sains lan Teknologi Nasional (NUST MISIS) Rusia ngumumake teknologi sing ngganggu. Tinimbang mung nyawiji wêdakakêna aluminium oksida, padha sijine wêdakakêna aluminium-kemurnian dhuwur menyang autoclave lan digunakake oksidasi hidrotermal kanggo "tuwuh" lapisan saka film aluminium oksida karo kekandelan sabenere controllable ing lumahing saben partikel aluminium, kaya sijine lapisan waja nano-tingkat ing werni aluminium. Wêdakakêna "struktur inti-cangkang" iki nuduhake kinerja sing luar biasa nalika nyetak laser 3D (teknologi SLM): kekerasan 40% luwih dhuwur tinimbang bahan aluminium murni, lan stabilitas suhu dhuwur saya apik, langsung nyukupi syarat-syarat kelas penerbangan.
Profesor Alexander Gromov, pimpinan proyek, nggawe analogi sing jelas: "Ing jaman biyen, bahan komposit kaya salad - saben wong tanggung jawab kanggo bisnis dhewe; bubuk kita kaya sandwich - aluminium lan alumina cokotan saben lapisan kanthi lapisan, lan ora bisa ditindakake tanpa liyane. Kopling kuwat iki ngidini materi kanggo nuduhake kaprigelan ing bagean mesin pesawat lan pigura awak Ultra-cahya, lan malah wiwit tantangan wilayah wesi titanium.
2. Kawicaksanan Cina: sihir "nyetel" keramik
Titik nyeri paling gedhe saka percetakan keramik alumina yaiku nyusut sintering - mbayangno yen sampeyan ngolah tokoh lempung kanthi teliti, lan nyusut nganti ukuran kentang nalika mlebu ing oven. Carane akeh iku bakal ambruk? Ing wiwitan taun 2024, asil sing diterbitake dening tim Profesor Su Haijun ing Universitas Politeknik Northwestern ing Jurnal Ilmu & Teknologi Material nyebabake industri: dheweke entuk inti keramik alumina meh nul-shrinkage kanthi tingkat penyusutan mung 0,3%.
Rahasia iku kanggo nambahbubuk aluminiumkanggo alumina banjur muter "sihir atmosfer" sing tepat.
Tambah bubuk aluminium: Campur 15% bubuk aluminium sing apik menyang slurry keramik
Ngontrol atmosfer: Gunakake proteksi gas argon ing wiwitan sintering kanggo nyegah bubuk aluminium saka oksidasi
Ngoper cerdas: Nalika suhu mundhak nganti 1400 ° C, dumadakan ganti atmosfer menyang udara
Oksidasi in-situ: Wêdakakêna aluminium langsung lebur dadi tetesan lan ngoksidasi dadi aluminium oksida, lan ekspansi volume ngimbangi kontraksi
3. Revolusi Binder: bubuk aluminium dadi "lem sing ora katon"
Nalika tim Rusia lan Cina kerja keras ing modifikasi bubuk, rute teknis liyane wis mateng kanthi tenang - nggunakake bubuk aluminium minangka binder. Keramik tradisionalPrinting 3Dbinders biasane resin organik, sing bakal ninggalake rongga nalika diobong sajrone degreasing. Paten tim domestik 2023 njupuk pendekatan sing beda: nggawe bubuk aluminium dadi binder adhedhasar banyu47.
Sajrone nyetak, muncung kanthi tepat nyemprotake "lem" sing ngemot bubuk aluminium 50-70% ing lapisan bubuk aluminium oksida. Nalika nerangake tahap degreasing, vakum ditarik lan oksigen dilewati, lan bubuk aluminium dioksidasi dadi aluminium oksida ing 200-800 ° C. Karakteristik ekspansi volume luwih saka 20% ngidini kanggo ngisi pori-pori kanthi aktif lan nyuda tingkat penyusutan nganti kurang saka 5%. "Iku padha karo mbongkar scaffolding lan mbangun tembok anyar ing wektu sing padha, ngisi bolongan sampeyan dhewe!" insinyur diterangake kanthi cara iki.
4. Seni partikel: kamenangan bubuk bunder
"Penampilan" bubuk alumina kanthi ora sengaja dadi kunci terobosan - penampilan iki nuduhake wangun partikel. Panaliten ing jurnal "Open Ceramics" ing taun 2024 mbandhingake kinerja bubuk alumina bunder lan ora duwe aturan ing cetakan gabungan (CF³)5:
Wêdakakêna bunder: mili kaya wedhi sing alus, tingkat ngisi luwih saka 60%, lan printing alus lan sutra
Wêdakakêna ora teratur: macet kaya gula kasar, viskositas 40 kali luwih dhuwur, lan muncung diblokir kanggo mangu urip
Malah luwih apik, Kapadhetan saka bagean dicithak wêdakakêna bundher gampang ngluwihi 89% sawise sintering, lan Rampung lumahing langsung ketemu standar. "Sapa sing isih nggunakake bubuk "elek" saiki? Fluiditas minangka efektifitas pertempuran! Teknisi mesem banjur nyimpulake5.
Future: Lintang lan segara urip bebarengan karo cilik lan ayu
Revolusi percetakan 3D bubuk alumina adoh saka rampung. Industri militer wis njupuk timbal ing nglamar inti shrinkage cedhak-nol kanggo Pabrik glathi turbofan; lapangan biomedis wis njupuk apik kanggo biocompatibility lan miwiti printing implan balung selaras; industri elektronik wis diangkah substrat boros panas - sawise kabeh, konduktivitas termal lan konduktivitas non-listrik saka alumina sing irreplaceable.