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作者：赵巍;常佳俊;魏青松;吴甲民;叶春生;
单位：华中科技大学材料科学与工程学院,材料成形与模具技术全国重点实验室;
摘要：Al_2O_3陶瓷因其良好的耐高温性和化学稳定性，常被用作涡轮叶片铸造成形的型芯材料，但低温烧结的力学性能难以满足型芯零件的应用标准。为了解决该问题，本工作提出一种黏结剂喷射成形过程中以CuO–TiO_2作为液–固相烧结助剂实现Al_2O_3陶瓷型芯的低温力学性能的提升。详细探究了CuO–TiO_2含量(0～10%，质量分数)和分层厚度(60～100μm)对Al_2O_3陶瓷孔隙率、尺寸收缩率和力学性能的影响规律。结果表明，添加CuO–TiO_2既可以部分填充颗粒孔隙，又可以与Al_2O_3反应来提高坯体的综合性能。此外，低分层厚度(如60μm)有利于获得较优的性能。1 500℃保温2 h烧结后各成分烧结体对应的相对密度较优值分别为30.64%±1.01%,55.33%±2.49%,53.68%±0.99%,54.31%±0.74%和55.50%±1.95%，对应的孔隙率由64.94%±1.2%逐渐下降到41.85%±1.82%。此时，纯Al_2O_3陶瓷X–Z轴尺寸收缩率均小于4%，而含Cu O–Ti O_2的坯体X–Z轴尺寸收缩率最大值分别小于17%,19%和17%。抗弯和压缩强度随着CuO–TiO_2含量增加先增加后减小，5.0%坯体获得最佳值分别为(29.4±1.57) MPa和(61.82±1.73) MPa，这与显微结构中气孔分布和Cu–Al–O系物相生成量有一定关系。
关键词：氧化铝陶瓷型芯;液–固相烧结助剂;分层厚度;孔隙率;力学性能
基金资助：基于粘结剂喷射增材陶瓷芯制备技术研究(JCKY2022213C008)资助
