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行业新知 | 《Ceramics International》还原光聚合3D打印ZrO2(3Y)/Al2O3微陶瓷齿轮表征

行业新知 | 《Ceramics International》还原光聚合3D打印ZrO2(3Y)/Al2O3微陶瓷齿轮表征

  • 分类：资讯中心
  • 发布时间：2024-06-05 10:00
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行业新知 | 《Ceramics International》还原光聚合3D打印ZrO2(3Y)/Al2O3微陶瓷齿轮表征

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行业新知

近日，Yong Zeng团队在《Ceramics International》发表了题为Fabrication and characterization of ZrO2(3Y)/Al2O3 micro-ceramic gears with high performance by vat photopolymerization 3D printing的研究，通过还原光聚合3D打印制备高性能ZrO2(3Y)/Al2O3微陶瓷齿轮，还有系统分析浆料的分散性、流变性和稳定性，优化分散剂含量和固体含量，提升机械性能和表面质量。

原文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0272884223037264
奇遇科技官网：http://www.adventuretech.cn/
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研究内容

随着微机电系统MEMS技术的发展，所以对微齿轮的需求增加。微齿轮在航空航天、生物医学等领域具有重要应用，但其制造复杂且常需二次加工。因此，需要不断改进材料、设计和制造技术，实现高效可靠的微齿轮生产。
本研究成功使用还原光聚合（VPP） 3D打印技术制备了高性能ZrO2(3Y)/Al2O3微陶瓷齿轮，突破了微齿轮制造的技术限制，为微驱动系统的发展提供了新的可能性。
△图1，粉末的XRD图谱。

△图2，(a)通过VPP 3D打印技术打印ZrO 2（3 Y）/Al 2 O3陶瓷的具体过程。(b)65重量%、75重量%、78重量%和80重量%固体负载陶瓷芯悬浮液的示意图。(c)光敏树脂在紫外光照射后的聚合过程。

△图3，采用单边V型切口梁（SEVNB）法对试样进行了测试。

△图4，不同固相含量和分散剂含量的ZrO_2（3 Y）/Al_2 O_3陶瓷浆料的流变性能。

△图5，(a)陶瓷的TG-DSC/DTG曲线。(b)陶瓷脱脂与烧结工艺。

△图6，亚微米级ZrO 2浆料和亚微米/纳米级ZrO 2/Al 2 O 3混合浆料沉降过程示意图。

△图7，VPP法制备的ZrO 2（3 Y）/Al 2 O3微细陶瓷齿轮：（a-d）不同固含量，（e-h）（a-d）中相应零件尺寸的放大图，（i）不同固含量的ZrO 2（3 Y）/Al 2 O3陶瓷在不同方向上的收缩率。

△图8，VPP打印微型陶瓷齿轮的SEM图像和微观结构。

△图9，用于微型陶瓷齿轮的共焦表面质量检查图像的VPP打印：（a-f）75重量%固体含量的不同尺寸的侧视图，（g，h）75重量%固体含量SEM的顶视图，（i，j）微型齿轮的网格图，（k，l）表面质量图。

△图10，在1600 ℃下烧结的75wt%固体负载ZrO 2（3 Y）/Al 2 O3陶瓷样品的显微结构的TEM图像。

△图11，(a)不同固含量对陶瓷烧结样品的密度和性能的影响。（b-d）ZrO 2（3 Y）/Al 2 O3陶瓷的摩擦系数、磨损形貌和焦表面形貌。

研究内容

VPP 3D打印成功制备了高性能微型陶瓷齿轮，通过系统研究ZrO2的分散性和稳定性，控制固体负载的收缩率，实现了高性能精密ZrO2微陶瓷齿轮的制备。这项研究揭示了VPP 3D打印技术在微陶瓷齿轮制造中的巨大潜力。

△上图为我司自主研发的ADT-3D-ZP-Printer-Pro-192-50打印机打印的氧化锆工艺品上釉，为老师们做材料和结构研究验证提供更高效的方法。

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