华中科技大学刘鑫旺教授 “氧化铝陶瓷芯3D打印技术及其性能”

来源：特铸杂志

氧化铝是陶瓷3D打印行业最常用到的一种材料之一，它具有机械强度高、绝缘电阻大、硬度高、耐磨、耐腐蚀及耐高温等一系列优良性能，所以广泛应用于陶瓷、电子、机械、化工、建筑及航天等各个领域，用于制造耐火材料，是目前氧化物陶瓷中用途最广、产销量最大的陶瓷新材料。

氧化铝陶瓷因为其绝缘性好，导热好，耐高温高压，在电子制造行业有着广泛的应用。3D打印的氧化铝陶瓷能够满足这些要求，来制作电子绝缘和精密连接相关的精密零件。氧化铝陶瓷耐腐蚀，耐酸耐碱，耐高温，化学性质稳定，在化工应用方面也有广泛的应用。3D打印的氧化铝陶瓷能够制作耐腐蚀的精密阀门、特殊催化精密零件、特殊耐腐蚀精密件等。3D打印氧化铝陶瓷具有生物相容性、生物惰性、理化稳定性及高强度、高耐磨性，使得氧化铝陶瓷成为制备人工牙齿、人造骨和人造关节的理想材料。3D打印氧化铝陶瓷是目前新材料中研究最多、除了以上的几种应用外，它还广泛应用于其它一些高科技领域，如航空航天、高温工业炉、复合增强等领域。3D打印氧化铝陶瓷耐磨、硬度高，具有光泽性，在珠宝首饰及工艺品领域有着广泛的应用。

2021年，华中科技大学刘鑫旺教授将参加“第十八届全国特种铸造及有色合金学术年会、第十二届全国铸造复合材料学术会议”并将作题为：“氧化铝陶瓷芯3D打印技术及其性能”的报告。

刘鑫旺

刘鑫旺，华中科技大学教授，博士生导师，兼任全国消失模与V法铸造学会副秘书长，湖北省铸造学会理事、副秘书长，《China Foundry》和《特种铸造及有色合金》青年编委。主要从事复杂成分合金的非平衡凝固、微观组织调控和增材制造技术研究。主持国家自然科学基金2项、基础加强计划重点基础研究项目（课题）1项，装备预研国防科技重点实验室基金1项。发表论文100余篇，申报国家发明专利10项，主编专著《有色合金熔炼入门与提高》。个人主要经历：2001–2011年就读于哈尔滨工业大学材料加工工程专业，获工学博士学位；2015–2016年于德国鲁尔大学（Ruhr-Universitt Bochum）公派访学。

研究方向：复杂成分合金的非平衡凝固、微观组织调控和增材制造技术

拟报告摘要：传统的陶瓷芯采用芯盒制备，对于多品种、小批量生产，周期长，成本高，难以适应未来绿色智能铸造的需求。3D打印技术是未来制备陶瓷芯的重要技术手段，可实现一机多用、快速制造面向用户多样化需求的复杂陶瓷芯，是智能铸造的重要技术组成。本文研究了氧化铝陶瓷芯3D打印技术，比较了各种技术手段的优劣，发展了成本低廉的直写成形技术（direct ink writing）。经直写成形打印、干燥和烧结后，最终获得了高强、低收缩率的复杂氧化铝陶瓷芯。经对比发现，添加1wt.%纳米MgO具有最佳的综合性能，在1300℃-1500℃烧结后具有优异的抗弯强度和低收缩率。本技术是一种快速制备氧化铝基陶瓷芯的重要方法，有望用于航空航天等领域高质量铸件的短流程柔性铸造。

课题组或部门研究成果简介

华中科技大学绿色铸造与凝固技术研究课题组主要从事造型材料及绿色铸造技术、造型材料及绿色铸造技术、非平衡凝固、增材制造技术研究。主持国家自然科学基金10项，基础加强计划重点基础研究项目（课题）2项，发表论文300余篇，申报国家发明专利30项，出版专著10本。获湖北省科技进步一等奖1项，中国机械工程学会二等奖1项。