基于SLM技术的全瓷义齿用生物陶瓷3D打印技术研究

发布时间：2021-09-19 20:55

　　氧化铝/氧化锆（Al2O3/ZrO2）陶瓷具有良好的物理性能、生物相容性及化学稳定性的特点,被广泛应用于航空、航天、化工及医疗领域。然而,针对激光选区熔化（SLM）技术的氧化铝/氧化锆3D打印工艺还较不成熟,因而限制了其快速发展。本文以全瓷义齿为生物陶瓷的应用目标,以激光选区熔化Al2O3/ZrO2生物陶瓷打印为研究对象,分析不同工艺参数（扫描功率、扫描速率及扫描间距）对熔化陶瓷样件的宏观质量、微观形貌及力学性能的影响;另外,添加氧化钇（Y2O3）作为第三相进行试验研究;最后利用ANSYS有限元软件进行预热仿真,具体如下:首先对熔化扫描轨迹（直线形、蛇形及岛形）及单因素（扫描功率、扫描速率及扫描间距）进行试验分析,利用正交实验法获得最优工艺参数,并且探索单因素对成型样件的影响程度。其次,为探究添加Y2O3是否能够提高样件力学性能,添加3mol%（3Y）Y2O3进行Al2O3/ZrO2熔化试验,获得较优的扫描速率,在此基础上,进行掺杂不同含量Y2O3（1.5Y、3Y、4.5Y、6Y、8Y及10Y）试验,分析样件微观形貌、物相组织及力学性能,得到Y2O3最优比例参数。最后,在以上所得出的最... 

【文章来源】：苏州大学江苏省 211工程院校

【文章页数】：79 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图１．１?Ｚｒ０２晶体的单斜、四方和立方晶相及转化过程??

第一章?基于ＳＬＭ技术的全瓷义齿用生物陶瓷３Ｄ打印技术研究??图１．２?ａ－Ａｌ２０３晶胞不意图??１．３．２氧化铝陶瓷增韧机制??由于八１２〇３陶瓷自身带有的离子键，使得内部滑移较低，韧性较差，但是，为了??能够广泛应用，目前仍使用其他方式增加它的特性。??（１）层状结构增韧??层状结构增韧是指复合陶瓷由层状材料组成，各层之间的物理性能不同，导致层??层之间应力不同，当Ａｌ２〇３陶瓷受到外部应力时，导致裂纹发生随之偏转，进而起到??增初的效果。??（２）纤维复合增韧??纤维复合增韧是指将强度及弹性模量较高的显微组织融入Ａ１２０３机体内，在受到??外力时，能够承受外来载荷，以减少对陶瓷的负荷。另外，Ａ１２０３在受到外力发生断??裂时，纤维在Ａｌ２〇３中也存在裂纹桥接以及偏转来阻止裂纹的扩展，进而提高了?Ａ１２０３??陶瓷的韧１４。??１．４氧化铝／氧化锆复相陶瓷增韧机制??Ｚｒ０２／Ａｌ２０３能够产生较好的效果，首先通过Ｚｒ０２的相变增軔提高氧化铝增軔氧??化锆（ＺＴＡ）的力学性能，又由于高弹性模量的Ａ１２０３的增加，可以约束Ｚｒ０２的晶体??长大，使得ｔ－Ｚｒ０２在室温下保存下来增加韧性。??ＫｉｈａｍＭ研宄发现，当Ａ１２０３体积分数小于１％吋，Ｚｒ０２陶瓷材料的强度及断裂??４??

成型表面打印，得到??最终产品，喷墨打印技术的打印头分为热发泡和压电式１１８—１９１，热发泡原理是在喷嘴处??有个加热装置，加热时，陶瓷墨水急速汽化并且形成气泡扩散，扩散后的气泡会随着??外部气压的作用下逐渐膨胀，最终会从喷嘴全部喷出，层层累积，最终打印成型＠１。??Ｃｈｅｉ＾ｌ利用反相微乳液法制备的纳米陶瓷墨水打印成组，成型后的平均粒径大??概在２０ｎｍ；?ＯｚｋｏＰａｉ等采用密度为２７ｖｏｌ％的陶瓷墨水打印的氧化锆冠咬合面，经??过后续处理达到的强度与冷静压技术成型的强度相当，如图１．３所示；后来，通过陶??瓷墨水的密度分析，ＯｚｋｏＰ＾制造出的陶瓷体相对密度达９６％、抗弯强度达８３４?ＭＰａ，??如图１．４所示。??ＰＴ１?Ｗ］??ＬｌＪ??图１．３氧化锆冠咬合面?图１．４陶瓷冠桥修复??５??

【参考文献】：
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博士论文
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硕士论文
[1]Inconel 718合金选区激光熔化温度场及微熔池传热研究[D]. 王佳琛.哈尔滨工业大学 2016
[2]激光复合精确成形方形薄壁件技术研究[D]. 杜秋.苏州大学 2016



本文编号：3402320