Usa ka dakong kalampusan sa alumina powder sa mga materyales sa 3D printing
Pagsulod sa laboratoryo sa Northwestern Polytechnical University, usa ka light-curing3D nga tig-imprinta gamay ra ang pag-ugong, ug ang laser beam naglihok nga tukma sa ceramic slurry. Pipila lang ka oras ang milabay, usa ka ceramic core nga adunay komplikado nga istruktura sama sa usa ka maze ang hingpit nga gipakita - kini gamiton sa paghulma sa mga blades sa turbine sa mga makina sa eroplano. Si Propesor Su Haijun, kinsa nagdumala sa proyekto, mitudlo sa delikado nga sangkap ug miingon: "Tulo ka tuig ang milabay, wala kami mangahas sa paghunahuna bahin sa ingon nga katukma. Ang hinungdanon nga kalampusan natago niining dili makita nga alumina powder."
Kaniadto, ang mga alumina ceramics sama sa usa ka "problemadong estudyante" sa natad sa3D nga pag-imprinta– taas nga kusog, taas nga resistensya sa temperatura, maayo nga insulasyon, apan sa dihang naimprinta na kini, daghan kini og problema. Ubos sa tradisyonal nga mga proseso, ang alumina powder adunay dili maayo nga fluidity ug kanunay nga nagbabag sa print head; ang shrinkage rate atol sa sintering mahimong moabot sa 15%-20%, ug ang mga parte nga giimprinta nga adunay dakong paningkamot mausab ang porma ug mabuak dayon human kini masunog; komplikado nga mga istruktura? Mas luho pa gyud kini. Nabalaka ang mga inhenyero: “Kini nga butang sama sa usa ka gahig ulo nga artista, nga adunay ihalas nga mga ideya apan walay igong mga kamot.”
1. Pormula sa Russia: Pagbutang og "ceramic armor" saaluminyomatris
Ang punto sa pagbag-o unang naggikan sa rebolusyon sa disenyo sa materyal. Niadtong 2020, ang mga siyentista sa materyal gikan sa National University of Science and Technology (NUST MISIS) sa Russia nagpahibalo sa usa ka makabalda nga teknolohiya. Imbis nga isagol lang ang aluminum oxide powder, gibutang nila ang high-purity aluminum powder sa usa ka autoclave ug gigamit ang hydrothermal oxidation aron "patuboon" ang usa ka layer sa aluminum oxide film nga adunay tukma nga makontrol nga gibag-on sa ibabaw sa matag partikulo sa aluminum, sama sa pagbutang og layer sa nano-level armor sa bola sa aluminum. Kini nga "core-shell structure" nga pulbos nagpakita og maayo kaayong performance atol sa laser 3D printing (SLM technology): ang katig-a 40% nga mas taas kaysa sa puro nga mga materyales sa aluminum, ug ang kalig-on sa taas nga temperatura labi nga gipauswag, nga direktang nakab-ot ang mga kinahanglanon sa aviation-grade.
Si Propesor Alexander Gromov, ang lider sa proyekto, mihimo og usa ka klaro nga pagtandi: “Kaniadto, ang mga materyales nga composite sama sa mga salad – ang matag usa nagdumala sa kaugalingon nga negosyo; ang among mga pulbos sama sa mga sandwich – ang aluminum ug alumina nagpaak sa usag usa hut-ong hut-ong, ug walay usa nga mabuhi kung wala ang usa.” Kining lig-on nga pagkadugtong nagtugot sa materyal sa pagpakita sa iyang kahanas sa mga piyesa sa makina sa eroplano ug ultra-light nga mga frame sa lawas, ug gani nagsugod sa paghagit sa teritoryo sa mga titanium alloy.
2. Kaalam sa mga Intsik: ang mahika sa "pagbutang" og mga seramiko
Ang pinakadakong problema sa alumina ceramic printing mao ang sintering shrinkage – handurawa nga imong gimasa pag-ayo ang usa ka clay figure, ug kini mikunhod ngadto sa gidak-on sa patatas sa dihang kini gisulod sa oven. Unsa ka dako ang pagkahugno niini? Sa sayong bahin sa 2024, ang mga resulta nga gipatik sa team ni Propesor Su Haijun sa Northwestern Polytechnical University sa Journal of Materials Science & Technology nakapadasig sa industriya: nakakuha sila og halos zero-shrinkage alumina ceramic core nga adunay shrinkage rate nga 0.3% lang.
Ang sekreto mao ang pagdugangpulbos nga aluminyongadto sa alumina ug dayon magpatugtog og tukmang “mahika sa atmospera”.
Idugang ang aluminum powder: Isagol ang 15% sa pino nga aluminum powder ngadto sa ceramic slurry
Kontrolaha ang atmospera: Gamita ang proteksyon sa argon gas sa pagsugod sa sintering aron malikayan ang pag-oxidize sa aluminum powder
Smart switching: Kung ang temperatura mosaka sa 1400°C, kalit nga ibalhin ang atmospera ngadto sa hangin
In-situ nga oksihenasyon: Ang pulbos nga aluminyo dali nga matunaw ngadto sa mga tinulo ug mo-oxidize ngadto sa aluminum oxide, ug ang pagpalapad sa volume mo-offset sa pagkunhod
3. Rebolusyon sa binder: ang pulbos nga aluminyo nahimo nga "dili makita nga glue"
Samtang ang mga grupo sa Rusya ug Tsina nagkugi sa pag-usab sa pulbos, laing teknikal nga ruta ang hilom nga naugmad - gamit ang pulbos nga aluminyo isip binder. Tradisyonal nga seramiko3D nga pag-imprintaAng mga binder kasagaran mga organikong resin, nga magbilin ug mga lungag kon sunogon atol sa pag-degreasing. Ang patente sa usa ka domestic team niadtong 2023 migamit ug lahi nga pamaagi: paghimo sa aluminum powder nga usa ka water-based binder47.
Atol sa pag-imprinta, ang nozzle tukma nga mo-spray sa "glue" nga adunay 50-70% nga aluminum powder sa aluminum oxide powder layer. Pag-abot sa degreasing stage, ang vacuum mokuha ug ang oxygen moagi, ug ang aluminum powder ma-oxidize ngadto sa aluminum oxide sa 200-800°C. Ang kinaiya sa volume expansion nga sobra sa 20% nagtugot niini sa aktibong pagpuno sa mga pores ug pagpakunhod sa shrinkage rate ngadto sa ubos sa 5%. "Kini katumbas sa pagbungkag sa scaffolding ug pagtukod og bag-ong bungbong sa samang higayon, pagpuno sa imong kaugalingong mga lungag!" gihulagway kini sa usa ka inhenyero niining paagiha.
4. Ang arte sa mga partikulo: ang kadaugan sa lingin nga pulbos
Ang "panagway" sa alumina powder wala damha nga nahimong yawe sa mga kalampusan - kini nga panagway nagtumong sa porma sa partikulo. Usa ka pagtuon sa journal nga "Open Ceramics" niadtong 2024 nagtandi sa performance sa spherical ug irregular alumina powders sa fused deposition (CF³) printing5:
Spherical powder: moagos sama sa pino nga balas, ang rate sa pagpuno molapas sa 60%, ug ang pag-imprinta hapsay ug seda
Dili regular nga pulbos: natanggong sama sa baga nga asukal, ang lagkit 40 ka pilo nga mas taas, ug ang nozzle gibabagan aron magduhaduha sa kinabuhi
Mas maayo pa, ang densidad sa mga parte nga giimprinta sa spherical powder dali nga molapas sa 89% human sa sintering, ug ang surface finish direktang nakasunod sa standard. “Kinsa pa ang naggamit og “mangil-ad” nga powder karon? Ang fluidity mao ang combat effectiveness!” Usa ka technician ang mipahiyom ug mitapos5.
Umaabot: Ang mga bituon ug kadagatan nag-uban sa gagmay ug matahum
Ang rebolusyon sa 3D printing sa alumina powder layo pa sa katapusan. Ang industriya sa militar nanguna sa paggamit sa hapit-zero nga shrinkage cores sa paghimo og mga turbofan blades; ang biomedical field mipili sa biocompatibility niini ug nagsugod sa pag-imprinta og customized bone implants; ang industriya sa electronics nagtumong sa heat dissipation substrates – kay ang thermal conductivity ug non-electrical conductivity sa alumina dili mapulihan.