Аддитивное 3D-печать сложногеометрических композитов из оксида алюминия/стекла

Композиты из Al2O3/стекла были изготовлены методом трехмерной печати (3DP™) и бездавления̆ной инфильтрации лантан-алюмино-силикатным стеклом в спеченные пористые заготовки из оксида алюминия. Заготовки печатались из порошковой смеси оксида алюминия и декстрина в качестве прекурсора. Перед инфильтрацией стеклом при 1100 °C в течение 2 ч они подвергались спеканию при 1600 °C в течение 2 ч. Исследовано влияние толщины слоя и ориентации образца в камере сборки 3D-принтера на микроструктуру, пористость и механические свойства заготовок и конечных композитов. Увеличение толщины слоя с 90 до 150 µm привело к возрастанию общей пористости примерно с ~19 до ~39 об.% и, соответственно, к снижению механических свойств спеченных заготовок. Прочность при изгибе и модуль упругости спеченных заготовок оказались существенно выше для образцов, ориентированных вдоль оси Y 3D-принтера, по сравнению с ориентациями вдоль осей X или Z. Изготовленные композиты Al2O3/стекло демонстрируют повышенную стойкость к разрушению, прочность при изгибе, модуль Юнга и твердость по Виккерсу до 3,6 MPa·m1/2, 175 MPa, 228 GPa и 12 GPa, соответственно. Прототипы были изготовлены на основе данных компьютерной томографии и данных автоматизированного проектирования (CAD) для демонстрации геометрических возможностей процесса.