華中科技大學劉鑫旺教授 “氧化鋁陶瓷芯3D打印技術及其性能”

來源：特鑄雜志

氧化鋁是陶瓷3D打印行業(yè)最常用到的一種材料之一，它具有機械強度高、絕緣電阻大、硬度高、耐磨、耐腐蝕及耐高溫等一系列優(yōu)良性能，所以廣泛應用于陶瓷、電子、機械、化工、建筑及航天等各個領域，用于制造耐火材料，是目前氧化物陶瓷中用途最廣、產(chǎn)銷量最大的陶瓷新材料。

氧化鋁陶瓷因為其絕緣性好，導熱好，耐高溫高壓，在電子制造行業(yè)有著廣泛的應用。3D打印的氧化鋁陶瓷能夠滿足這些要求，來制作電子絕緣和精密連接相關的精密零件。氧化鋁陶瓷耐腐蝕，耐酸耐堿，耐高溫，化學性質穩(wěn)定，在化工應用方面也有廣泛的應用。3D打印的氧化鋁陶瓷能夠制作耐腐蝕的精密閥門、特殊催化精密零件、特殊耐腐蝕精密件等。3D打印氧化鋁陶瓷具有生物相容性、生物惰性、理化穩(wěn)定性及高強度、高耐磨性，使得氧化鋁陶瓷成為制備人工牙齒、人造骨和人造關節(jié)的理想材料。3D打印氧化鋁陶瓷是目前新材料中研究最多、除了以上的幾種應用外，它還廣泛應用于其它一些高科技領域，如航空航天、高溫工業(yè)爐、復合增強等領域。3D打印氧化鋁陶瓷耐磨、硬度高，具有光澤性，在珠寶首飾及工藝品領域有著廣泛的應用。

2021年，華中科技大學劉鑫旺教授將參加“第十八屆全國特種鑄造及有色合金學術年會、第十二屆全國鑄造復合材料學術會議”并將作題為：“氧化鋁陶瓷芯3D打印技術及其性能”的報告。

劉鑫旺

劉鑫旺，華中科技大學教授，博士生導師，兼任全國消失模與V法鑄造學會副秘書長，湖北省鑄造學會理事、副秘書長，《China Foundry》和《特種鑄造及有色合金》青年編委。主要從事復雜成分合金的非平衡凝固、微觀組織調(diào)控和增材制造技術研究。主持國家自然科學基金2項、基礎加強計劃重點基礎研究項目（課題）1項，裝備預研國防科技重點實驗室基金1項。發(fā)表論文100余篇，申報國家發(fā)明專利10項，主編專著《有色合金熔煉入門與提高》。個人主要經(jīng)歷：2001–2011年就讀于哈爾濱工業(yè)大學材料加工工程專業(yè)，獲工學博士學位；2015–2016年于德國魯爾大學（Ruhr-Universitt Bochum）公派訪學。

研究方向：復雜成分合金的非平衡凝固、微觀組織調(diào)控和增材制造技術

擬報告摘要：傳統(tǒng)的陶瓷芯采用芯盒制備，對于多品種、小批量生產(chǎn)，周期長，成本高，難以適應未來綠色智能鑄造的需求。3D打印技術是未來制備陶瓷芯的重要技術手段，可實現(xiàn)一機多用、快速制造面向用戶多樣化需求的復雜陶瓷芯，是智能鑄造的重要技術組成。本文研究了氧化鋁陶瓷芯3D打印技術，比較了各種技術手段的優(yōu)劣，發(fā)展了成本低廉的直寫成形技術（direct ink writing）。經(jīng)直寫成形打印、干燥和燒結后，最終獲得了高強、低收縮率的復雜氧化鋁陶瓷芯。經(jīng)對比發(fā)現(xiàn)，添加1wt.%納米MgO具有最佳的綜合性能，在1300℃-1500℃燒結后具有優(yōu)異的抗彎強度和低收縮率。本技術是一種快速制備氧化鋁基陶瓷芯的重要方法，有望用于航空航天等領域高質量鑄件的短流程柔性鑄造。

課題組或部門研究成果簡介

華中科技大學綠色鑄造與凝固技術研究課題組主要從事造型材料及綠色鑄造技術、造型材料及綠色鑄造技術、非平衡凝固、增材制造技術研究。主持國家自然科學基金10項，基礎加強計劃重點基礎研究項目（課題）2項，發(fā)表論文300余篇，申報國家發(fā)明專利30項，出版專著10本。獲湖北省科技進步一等獎1項，中國機械工程學會二等獎1項。