[发明专利]一种基于3D打印技术的核壳结构陶瓷复合材料成形方法

摘要

本发明公开了一种基于3D打印技术的核壳结构陶瓷复合材料成形方法，使用共挤出或同轴挤出方式，可得到由一种或一种以上基体材料与功能增强材料构成的核壳结构。核壳结构复合材料兼具基体与增强材料的优势，可同时具备良好的强度与韧性，性能优良。通过控制挤出浆料的直径与挤出速率，使得核壳结构模型能够快速精确的成形；本方法制得的核壳结构零件具有良好的力学性能，耐高温性能，并且含增强材料的核壳结构复合材料极大地提高了零件的强度和韧性，且在高温烧结过程中，不同的烧结环境可制得不同成分的材料，使得原始材料有较大的选择余地，可满足不同需求的复合材料零件制备。

主权项

1.一种基于3D打印技术的核壳结构陶瓷复合材料成形方法，其特征在于，称取所需基体材料和增强材料，基体材料采用陶瓷、纤维和树脂中的至少一种，增强材料采用陶瓷、纤维、树脂或金属，挤出方式采用共挤出方式或同轴挤出方式；采用共挤出方式时，包括以下步骤：步骤一，在中心料筒内依次套入若干直径依次变小的内层料筒，中心料筒和内层料筒的总量等于基体材料种类的数量，将增强材料依次装入中心料筒和内层料筒中，冷冻成型后取出增强材料，制得增材棒料；步骤二，在3D打印机的料筒中添加基体材料，并将增材棒料置于基体材料中部；步骤三，挤出时，根据需要控制3D打印机的活塞推动料筒中的浆料进入同轴喷嘴，在出口处形成基体材料包裹增强材料的核壳包裹结构；步骤四，3D打印机持续打印，直至零件完成，得到核壳结构复合材料胚体；步骤五，将核壳结构复合材料胚体在真空环境下干燥脱脂，并进行烧结处理，最终转化为陶瓷；采用同轴挤出方式时，包括以下步骤：步骤一，将所需基体材料和增强材料置于3D打印机的基体材料供料筒和增强材料供料筒，增强材料供料筒将增强材料送入基体材料的中部；步骤二，挤出时，根据需要控制3D打印机的活塞共同挤压基体材料供料筒和增强材料供料筒，使基体材料和增强材料共同挤出，在出口处形成外部材料包裹内部材料的核壳包裹结构；步骤三，3D打印机持续打印，直至零件完成，得到核壳结构复合材料胚体；步骤四，将核壳结构复合材料胚体在真空环境下干燥脱脂，并进行烧结处理，最终转化为陶瓷。