Terobosan bubuk alumina dina bahan percetakan 3D
Leumpang ka laboratorium Northwestern Polytechnical University, a light-curingprinter 3D rada humming, sarta sinar laser anu gerak persis dina slurry keramik. Ngan sababaraha jam engké, inti keramik jeung struktur kompléks kawas Maze a pinuh dibere - eta bakal dipaké pikeun tuang wilah turbin mesin pesawat. Professor Su Haijun, anu tanggung jawab proyék, nunjuk ka komponén hipu sarta ngomong: "Tilu taun ka tukang, urang malah teu wani mikir ngeunaan precision misalna. The narabas konci disumputkeun dina bubuk alumina inconspicuous ieu ".
Jaman baheula, keramik alumina ibarat "mahasiswa bermasalah" dina widangpercetakan 3D- kakuatan tinggi, résistansi suhu luhur, insulasi alus, tapi sakali ieu dicitak, nya kungsi loba masalah. Dina prosés tradisional, bubuk alumina boga fluidity goréng sarta mindeng blok sirah print; laju shrinkage salila sintering tiasa saluhur 15% -20%, sarta bagian anu dicitak kalawan usaha hébat bakal deform jeung rengat pas aranjeunna dibeuleum; struktur kompléks? Malah leuwih méwah. Insinyur kaganggu: "Hal ieu sapertos seniman nekad, kalayan ideu liar tapi henteu cekap tangan."
1. Rumus Rusia: Nempatkeun "armor keramik" dinaalumuniummatriks
Titik balik munggaran sumping ti revolusi dina desain material. Dina 2020, élmuwan bahan ti Universitas Nasional Élmu sareng Téknologi (NUST MISIS) Rusia ngumumkeun téknologi anu ngaganggu. Gantina saukur Pergaulan bubuk aluminium oksida, aranjeunna nempatkeun-purity tinggi bubuk aluminium kana autoclave sarta dipaké oksidasi hydrothermal ka "tumuwuh" lapisan pilem aluminium oksida kalayan ketebalan persis controllable dina beungeut unggal partikel aluminium, kawas nempatkeun lapisan armor nano-tingkat dina bal aluminium. Ieu bubuk "struktur inti-cangkang" nembongkeun kinerja endah salila percetakan 3D laser (téhnologi SLM): karasa 40% leuwih luhur ti éta bahan aluminium murni, sarta stabilitas-suhu luhur geus greatly ningkat, langsung minuhan sarat aviation-grade.
Profesor Alexander Gromov, pamimpin proyék, ngadamel analogi anu jelas: "Baheula, bahan komposit sapertos salad - masing-masing tanggung jawab kana usaha sorangan; bubuk kami sapertos sandwich - alumunium sareng alumina silih gigit lapisan demi lapisan, sareng henteu tiasa ngalakukeun tanpa anu sanés. Gandeng kuat ieu ngamungkinkeun bahan pikeun némbongkeun prowess na di bagian mesin pesawat na pigura awak ultra-lampu, komo mimiti tangtangan wewengkon alloy titanium.
2. Kawijaksanaan Cina: magic "setting" keramik
Titik nyeri pangbadagna ti percetakan keramik alumina nyaeta sintering shrinkage - ngabayangkeun nu taliti kneaded inohong liat, sarta eta shrank kana ukuran kentang pas eta diasupkeun oven. Sabaraha eta bakal ambruk? Dina awal 2024, hasil anu diterbitkeun ku tim Profesor Su Haijun di Northwestern Polytechnical University dina Journal of Materials Science & Technology nyababkeun industri: aranjeunna ngagaduhan inti keramik alumina ampir nol-shrinkage kalayan tingkat nyusutan ngan 0,3%.
Rahasia nyaéta pikeun nambahkeunbubuk aluminiummun alumina lajeng maénkeun tepat "suasana magic".
Tambahkeun bubuk aluminium: Campur 15% bubuk aluminium rupa kana slurry keramik
Kontrol atmosfir: Paké panyalindungan gas argon dina awal sintering pikeun nyegah bubuk aluminium tina oksidasi
Smart switching: Lamun hawa naek ka 1400 ° C, dumadakan pindah atmosfir kana hawa
Oksidasi di-situ: bubuk aluminium instan lebur jadi ogé titik-titik sarta ngoksidasi jadi aluminium oksida, sarta ékspansi volume offsets kontraksi
3. Revolusi Binder: bubuk aluminium robah jadi "lem halimunan"
Nalika tim Rusia sareng Cina kerja keras dina modifikasi bubuk, jalur téknis anu sanés parantos dewasa - ngagunakeun bubuk aluminium salaku panyambung. Keramik tradisionalpercetakan 3Dbinders lolobana résin organik, nu bakal ninggalkeun cavities nalika dibeuleum salila degreasing. Patén tim domestik 2023 nyandak pendekatan anu béda: ngadamel bubuk aluminium janten binder dumasar cai47.
Salila percetakan, nozzle nu akurat sprays "lem" ngandung 50-70% bubuk aluminium dina lapisan bubuk aluminium oksida. Lamun datang ka tahap degreasing, vakum digambar jeung oksigén ngaliwatan, sarta bubuk aluminium dioksidasi jadi aluminium oksida dina 200-800 ° C. Karakteristik ékspansi volume langkung ti 20% ngamungkinkeun éta aktip ngeusian pori-pori sareng ngirangan tingkat shrinkage kirang ti 5%. "Éta sami sareng ngabongkar Parancah sareng ngawangun témbok énggal dina waktos anu sami, ngeusian liang anjeun nyalira!" insinyur digambarkeun ku cara kieu.
4. Seni partikel: meunangna bubuk buleud
The "penampilan" bubuk alumina geus disangka jadi konci pikeun breakthroughs - penampilan ieu nujul kana bentuk partikel. Panaliti dina jurnal "Open Ceramics" dina taun 2024 ngabandingkeun kinerja bubuk alumina buleud sareng henteu teratur dina percetakan déposisi lebur (CF³)5:
Bubuk buleud: ngalir kawas keusik halus, laju keusikan ngaleuwihan 60%, sarta percetakan lemes jeung silky.
Bubuk henteu teratur: macét sapertos gula kasar, viskositasna 40 kali langkung luhur, sareng nozzlena diblokir pikeun ragu hirup.
Malah leuwih hadé, dénsitas bagian dicitak ku bubuk buleud gampang ngaleuwihan 89% sanggeus sintering, sarta finish permukaan langsung meets standar. "Saha anu masih ngagunakeun bubuk "awon" ayeuna? Fluiditas nyaéta efektivitas tempur!" Saurang teknisi seuri pokna5.
Kahareup: Béntang jeung sagara hirup babarengan jeung leutik tur geulis
Revolusi percetakan 3D bubuk alumina jauh ti atos. Industri militér geus nyokot kalungguhan dina nerapkeun deukeut-enol shrinkage cores ka pabrik wilah turbofan; widang biomedis geus nyokot fancy kana biocompatibility sarta mimiti nyitak implants tulang ngaropéa; industri éléktronika geus sasaran substrat dissipation panas - sanggeus kabeh, konduktivitas termal jeung non-listrik konduktivitas alumina anu irreplaceable.