制造ZrO2装甲陶的3D打印伴随着微波烧结
Zhengang Liang1, Dongjiang Zhang2, Xin Chen3
1School of Equipment Engineering, Shenyang Ligong University, Shenyang 110159, China.
Materials (Basel, Switzerland)
|January 8, 2025
概括
这项研究优化了使用聚氨烯酸 (PUA) 和微波烧结的二氧化 (ZrO2) 陶的3D打印. 由此产生的先进的陶盔甲具有卓越的机械性能,可以增强保护.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 增材制造 增材制造 增材制造
- 陶工程 陶工程 陶工程
背景情况:
- 传统的陶盔甲制造业面临着由于困难的成型和加工过程而具有复杂形状的局限性.
- 3D打印为制造复杂形状的陶组件提供了一个可行的替代方案.
研究的目的:
- 开发和优化3D打印的二氧化 (ZrO2) 陶,用于先进的装甲保护应用.
- 研究光敏树脂配方和微波烧结对陶微观结构和机械性能的影响.
主要方法:
- 通过调整聚氨烯酸 (PUA) 含量来优化光敏树脂配方,以50%的PUA实现最佳粘度和固化性能.
- 在1500°C的微波烧结中,在3D打印的ZrO2陶中采用细粒度的密集微型结构.
- 评估了PUA含量对树脂特性,陶微结构和机械性能的影响.
主要成果:
- 优化的50%PUA树脂表现出极好的固化性能:体积收缩4.05%,粘度为550mPa·s,临界暴露为20mJ/cm2.
- 在1500°C的微波烧结过程中,得到了密集的ZrO2陶 (98.2%的相对密度,2.1μm的颗粒大小).
- 有50%PUA的ZrO2陶显示出优越的机械性能:维克尔硬度3.4GPa,破裂度7.4MPa·m1/2,屈曲强度1038MPa,动态强度4.9GPa.
结论:
- 优化的3D打印和微波烧结工艺使得高性能ZrO2陶的生产成为可能.
- 开发的ZrO2陶具有出色的机械性能,适用于先进的装甲保护应用.
- 控制光敏树脂中的PUA含量对于实现所需的微观结构和机械特性至关重要.
