【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于珍珠母氧化铝复合陶瓷的光固化增材制造，具体涉及基于氧化铝片晶吸附sio2光固化打印珍珠母氧化铝复合陶瓷，还涉及基于氧化铝片晶吸附sio2光固化打印珍珠母氧化铝复合陶瓷的方法。
技术介绍
1、氧化铝作为一种典型的结构陶瓷，具有耐高温、耐磨损、抗腐蚀及良好的生物相容性等优良特性，目前被广泛应用于生物医疗、航空航天、汽车制造等行业。氧化铝复合陶瓷不仅保留了氧化铝原有的物理化学特性，其力学性能更是进一步提升。但是由于氧化铝本身的硬脆特性导致其强度和韧性之间相互制约，无法协同提升，因此在实际应用中受到一定的限制。
2、莫来石为二氧化硅在高温下与氧化铝发生反应而生成的，具有高温稳定性、高温抗蠕变性、高温力学性能以及优良化学稳定性等优点，但其常温力学性能较差，将其与氧化铝进行复合可以弥补其不足。目前现有技术可以制备出莫来石-氧化铝复合陶瓷，但是没有对材料的微观结构进行进一步调控的方法。许多天然材料的微观结构非常复杂，在各种尺度上都有错综复杂的微观结构，比如竹子、珍珠母等。这些材料的微观结构能够引导裂纹偏转扩展并控制断裂，产生超过其本身组成材料的强度和韧性。近年来，大量研究将生物结构与陶瓷材料的制备相结合，从而使陶瓷材料力学性能进一步提升，其中珍珠母仿生结构最受关注。
技术实现思路
1、本专利技术的第一个目的是提供基于氧化铝片晶吸附sio2光固化打印珍珠母氧化铝复合陶瓷的方法，解决了目前二氧化硅在高温下与氧化铝发生反应生成莫来石进而使得莫来石复合氧化铝陶瓷无法制备珍珠母结
2、本专利技术的第二个目的是提供基于氧化铝片晶吸附sio2光固化打印珍珠母氧化铝复合陶瓷。
3、本专利技术所采用的第一个技术方案是，基于氧化铝片晶吸附sio2光固化打印珍珠母氧化铝复合陶瓷的方法，包括如下步骤：
4、1）将sio2和氧化铝片晶分别放入装有蒸馏水的烧杯中分散均匀，然后混合两种溶液并利用磁力搅拌器搅拌使sio2和氧化铝片晶充分静电吸附；
5、2）将混合后的溶液静置分层后倒去上层清液进行真空抽滤，然后放入烘箱中烘干；将烘干后的陶瓷粉末进行预烧结从而得到氧化铝片晶吸附sio2；
6、3）制备陶瓷浆料；
7、4）采用光固化技术，对步骤3）制备得到的陶瓷浆料进行紫外光照射，通过浆料流动使得吸附了sio2粉体的氧化铝片晶在剪切力的作用下定向排布，通过紫外光照射使得曝光区域的浆料迅速固化，从而打印出珍珠母氧化铝复合陶瓷素坯；
8、5）将打印出的陶瓷素坯在特定的温度曲线下脱脂和烧结，二氧化硅在高温下与氧化铝发生反应生成莫来石，莫来石组织沿氧化铝片晶排布方向呈层片状规律分布，从而得到具有珍珠母结构的氧化铝复合陶瓷。
9、本专利技术的特征还在于：
10、步骤1）中，氧化铝片晶吸附sio2的成分比例及混合时间：每30ml蒸馏水中需要添加0.5g-1.5g二氧化硅，每90ml蒸馏水中需要添加1g-3g氧化铝片晶，然后分别放入超声波震荡仪中混合10 min-30min；随后混合两种溶液并利用数显恒温磁力搅拌器搅拌2-3小时；
11、加入的sio2粉体为单分散球形粉体，其粒径大小为70nm-300nm，氧化铝片晶宽度为4μm-15μm，厚度为200nm-300nm。
12、步骤2）中，静置时间大为30min-60min；采用150℃-200℃下保温1h-2h的烘干温度对吸附后的陶瓷粉进行烘干；
13、预烧结过程中采用箱式马弗炉，其烧结过程为：室温-1200℃采用20℃/min-60℃/min的升温速率；1200℃-400℃采用1℃/min-2℃/min的降温速率400℃保温4h-6h，之后随炉冷却。
14、步骤3）具体为：首先将两种分散剂加入到陶瓷浆料液相体系中并放入行星球磨机中球磨，使分散剂完全溶解；然后加入球形氧化铝颗粒粉体和助烧结剂，继续进行球磨直至氧化铝颗粒在液相中均匀分散；取出磨球后加入步骤2）制备得到的氧化铝片晶吸附sio2粉体并继续利用球磨机将其分散均匀，然后加入紫外光引发剂搅拌均匀，最后在真空下进行消泡处理从而得到珍珠母氧化铝复合陶瓷浆料。
15、步骤3）中，陶瓷浆料液相体系由占液相总体积50-60vol%的1,6-己二醇二丙烯酸酯、占液相总体积30-35vol%的聚丙二醇200、占液相总体积5-7.5 vol%的三羟甲基丙烷三丙烯酸酯及占液相总体积5-7.5 vol%的聚乙二醇（400）二丙烯酸酯组成；
16、或陶瓷浆料液相体系由占液相总体积55-65vol%的1,6-己二醇二丙烯酸酯、占液相总体积25-35vol%的聚丙二醇400及占液相总体积5-10 vol%的三羟甲基丙烷三丙烯酸酯组成；
17、加入的球形氧化铝颗粒粉体为陶瓷浆料的15-30vol%，粉粒直径为1-3μm；加入氧化铝片晶吸附sio2粉体为陶瓷浆料的15-30vol%；
18、加入的助烧结剂为占氧化铝片晶吸附sio2粉体的3wt%的mgo和cao，其混合的质量比为1：1；
19、加入的两种分散剂为占球形氧化铝颗粒粉体和氧化铝片晶吸附sio2粉体总重的0.4-0.6wt%的cc42和2-3wt%的kd1，其混合比例为1:5；加入的紫外光引发剂为占陶瓷浆料液相体系质量2 wt%的tpo；加入的磨球比例为每50ml浆料加入6-10个直径为5mm-15mm的氧化锆磨球。
20、步骤4）中，光固化打印过程的曝光时间为3 s -8s，关灯时间为2 s -10s，曝光功率为2.48 mw/cm2-7.95mw/cm2，每层的层厚为0.03 mm -0.08mm，工作台的升降速度为0.5mm/s -1.5mm/s。
21、步骤5）中，脱脂过程分为两部分，首先在氩气气氛下进行脱脂，然后再在空气气氛下脱脂；
22、在氩气气氛下的脱脂曲线为：从室温开始采用0.2℃/min -0.5℃/min的升温速率升至100℃-130℃保温600 min -700min，采用0.2℃/min -0.5℃/min的升温速率升至220℃-250℃保温600 min -700min，采用0.2℃/min -0.5℃/min的升温速率升至310℃-340℃保温600-700min，采用2℃/min-4℃/min的降温速率降至100℃，然后随炉冷却；
23、在空气气氛下的脱脂曲线为：从室温开始采用0.3-0.6℃/min的升温速率升至100℃-130℃保温120 min -220min，采用0.3℃/min -0.6℃/min的升温速率升至220℃-250℃保温120 min -220min，采用0.3℃/min -0.6℃/min的升温速率升至310℃-340℃保温240min -340min，采用0.3℃/min -0.6℃/min的升温速率升至370℃-400℃保温240 min -340min，采用0.3℃本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.基于氧化铝片晶吸附SiO2光固化打印珍珠母氧化铝复合陶瓷的方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于氧化铝片晶吸附SiO2光固化打印珍珠母氧化铝复合陶瓷的方法，其特征在于，步骤1）中，氧化铝片晶吸附SiO2的成分比例及混合时间：每30ml蒸馏水中需要添加0.5g-1.5g二氧化硅，每90ml蒸馏水中需要添加1g-3g氧化铝片晶，然后分别放入超声波震荡仪中混合10 min-30min；随后混合两种溶液并利用数显恒温磁力搅拌器搅拌2-3小时；
3.根据权利要求1所述的基于氧化铝片晶吸附SiO2光固化打印珍珠母氧化铝复合陶瓷的方法，其特征在于，步骤2）中，静置时间大为30min-60min；采用150℃-200℃下保温1h-2h的烘干温度对吸附后的陶瓷粉进行烘干；
4.根据权利要求1所述的基于氧化铝片晶吸附SiO2光固化打印珍珠母氧化铝复合陶瓷的方法，其特征在于，步骤3）具体为：首先将两种分散剂加入到陶瓷浆料液相体系中并放入行星球磨机中球磨，使分散剂完全溶解；然后加入球形氧化铝颗粒粉体和助烧结剂，继续进行球磨直至氧化铝颗粒在液
5.根据权利要求4所述的基于氧化铝片晶吸附SiO2光固化打印珍珠母氧化铝复合陶瓷的方法，其特征在于，步骤3）中，陶瓷浆料液相体系由占液相总体积50-60vol%的1,6-己二醇二丙烯酸酯、占液相总体积30-35vol%的聚丙二醇200、占液相总体积5-7.5 vol%的三羟甲基丙烷三丙烯酸酯及占液相总体积5-7.5 vol%的聚乙二醇（400）二丙烯酸酯组成；
6.根据权利要求1所述的基于氧化铝片晶吸附SiO2光固化打印珍珠母氧化铝复合陶瓷的方法，其特征在于，步骤4）中，光固化打印过程的曝光时间为3 s -8s，关灯时间为2 s -10s，曝光功率为2.48 mW/cm2-7.95mW/cm2，每层的层厚为0.03 mm -0.08mm，工作台的升降速度为0.5 mm/s -1.5mm/s。
7.根据权利要求1所述的基于氧化铝片晶吸附SiO2光固化打印珍珠母氧化铝复合陶瓷的方法，其特征在于，步骤5）中，脱脂过程分为两部分，首先在氩气气氛下进行脱脂，然后再在空气气氛下脱脂；
8.根据权利要求7所述的基于氧化铝片晶吸附SiO2光固化打印珍珠母氧化铝复合陶瓷的方法，其特征在于，步骤5）中，采用空气气氛烧结炉烧结，具体的烧结曲线为：室温-1200℃采用4℃/min -4.5℃/min的升温速率，1200℃-1650℃采用3℃/min -3.5℃/min的升温速率1650℃保温120min-180min，1650℃-1200℃采用3℃/min-4℃/min的降温速率，1200℃-500℃采用4℃/min -5℃/min的降温速率，然后随炉冷却。
9.基于氧化铝片晶吸附SiO2光固化打印珍珠母氧化铝复合陶瓷，其特征在于，采用如权利要求1-8任意一项所述的方法制备得到。
...【技术特征摘要】
1.基于氧化铝片晶吸附sio2光固化打印珍珠母氧化铝复合陶瓷的方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于氧化铝片晶吸附sio2光固化打印珍珠母氧化铝复合陶瓷的方法，其特征在于，步骤1）中，氧化铝片晶吸附sio2的成分比例及混合时间：每30ml蒸馏水中需要添加0.5g-1.5g二氧化硅，每90ml蒸馏水中需要添加1g-3g氧化铝片晶，然后分别放入超声波震荡仪中混合10 min-30min；随后混合两种溶液并利用数显恒温磁力搅拌器搅拌2-3小时；
3.根据权利要求1所述的基于氧化铝片晶吸附sio2光固化打印珍珠母氧化铝复合陶瓷的方法，其特征在于，步骤2）中，静置时间大为30min-60min；采用150℃-200℃下保温1h-2h的烘干温度对吸附后的陶瓷粉进行烘干；
4.根据权利要求1所述的基于氧化铝片晶吸附sio2光固化打印珍珠母氧化铝复合陶瓷的方法，其特征在于，步骤3）具体为：首先将两种分散剂加入到陶瓷浆料液相体系中并放入行星球磨机中球磨，使分散剂完全溶解；然后加入球形氧化铝颗粒粉体和助烧结剂，继续进行球磨直至氧化铝颗粒在液相中均匀分散；取出磨球后加入步骤2）制备得到的氧化铝片晶吸附sio2粉体并继续利用球磨机将其分散均匀，然后加入紫外光引发剂搅拌均匀，最后在真空下进行消泡处理从而得到珍珠母氧化铝复合陶瓷浆料。
5.根据权利要求4所述的基于氧化铝片晶吸附sio2光固化打印珍珠母氧化铝复合陶瓷的方法，其特征在于，步骤3）中，陶瓷浆料液相体系由占液相总体积50-60vol%的1,...
【专利技术属性】
技术研发人员：武向权，刘珊，王圣煜，周嘉琦，滕家琛，隋尚，郭灿，张忠明，徐春杰，
申请(专利权)人：西安理工大学，
类型：发明
国别省市：
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