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摘要：随着科技的不断发展，我国也加大了对材料方面的研究力度，并成功研制出许多新型材料，其中无机非金属材料被广泛应用于陶瓷制作、半导体制作和导体制作等。就晶体角度而言，此类型材料不仅具备比较稳定的化学性，而且不会形成自由电子，此外，其晶体结构要比金属材料复杂的多。对于无机非金属材料而言，由于具备独特的化学键，所以其熔点、强度和硬度方面都比较高，且抗腐蚀性方面、隔热性方面以及铁磁性方面也非常好，因此被广泛应用于建筑领域、机械加工领域、医疗领域和国防领域等。
关键词：无机；非金属材料；增材制造；性能不良；
目前我们国家的工业技术发展十分迅速，无机非金属这种新型材料也随之发展起来，并被应用于众多领域之中。然而无机非金属这种材料在传统形式的加工中还存在许多问题，如生产周期比较长、生产技术相对较落后、加工材料无法得到充分应用等，因此无法满足目前加工制作业的实际生产需求，而随着增材制造相关技术的不断创新与进步，其在无机非金属相关制作领域中的应用也越来越广泛，但目前仍存在许多问题。本文主要对其在制造中导致性能不良的因素进行分析，并提出相应的解决方法。
1.无机非金属类型材料进行增材制造过程中对其性能造成影响的因素
对于无机非金属这种新型材料而言，在增材制造过程中会出现许多无法控制的因素，导致已经成形的零件产生各种性能方面和质量方面的问题。其中，对其造成影响的主要因素体现为以下几方面：
1.1 三维立体成形技术
目前无机非金属类型材料增材制造中常采用的三维立体成形技术主要有SLS技术, 3DP技术和SL1Vl技术，这些技术都会对材料质量和材料性能造成一定的影响。3DP三维成形工艺中有关喷头直径方面、挤出速度和压力方面、扫描速度方面、分层厚度方面、两层构建过程中的延时时间方面以及构建方向方面等工艺参数都会影响成件的质量和成件性能。其中，成形件表面光滑度以及孔隙率会受到喷头直径大小的影响，直径小则其孔隙率也小，其表面也会更光滑。然而这只是理想状态下喷头直径的工艺参数，实际生产过程中却难以实现，即便可以制造出直径非常小的喷头，也会引发材料拥堵。而SLS成形工艺和SLM成形工艺中有关预热温度方面、激光功率方面、扫描速度、间距和层厚方面等工艺参数也会影响成件质量和成件性能。其中，制造工艺不一样，则预热温度也不一样，如此可以有效降低材料的热应力，进而提升材料的质量及其性能。然而，SLS技术, SLM技术, 3DP技术所涉及的工艺参数非常多，很难构建出优化模型，使得无机非金属类型的材料无法找到最优的工艺参数。此外，实验工序的繁琐也使得工艺参数难以优化，给其质量和性能带来许多不利的因素。
1.2处理工艺
对无机非金属类型材料而言，其在增材制造过程中采取的材料通常为添加剂材料、粘接剂材料和基础材料等。其中，粘接剂对材料成形十分重要，是材料质量好坏、性能高低的关键因素。不同的成形工艺，粘接剂的形状也不同在SLS工艺及SL1Vl工艺中为粉末状固体，而在3DP工艺为液体，选择合适的粘接剂可以加速材料成形。因此前期对材料进行处理的时候十分关键。但由于材料处理的相关工艺和所需工序都十分繁多，所以很难准确把控每一道工艺质量，进而对材料质量造成影响。
1.3后处理工艺
无机非金属类型材料经过增材制造以后，便会对其进行后处理，以此提升成形件的性能。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆其中，无机非金属类型材料中比较典型的便是陶瓷材料，其后处理工艺主要包括浸渗工艺、高温烧结工艺、等静压工艺等，通过后处理可以使其成件具有的抗腐蚀性方面、光滑度方面、致密度方面、耐高温方面等性能都有所提高。通过浸渗工艺可以使形坯更加牢固、对形坯进行保护、有效避免塌陷。等静压主要利用传压介质，使密闭容器内的制品都可以受力均匀以此提升成件的致密度。按温度划分，等静压可分为冷等静压和热等静压。高温烧结工艺也常用于3DP成形工艺和SLS成形工艺之中，通过高温烧结可以有效提升成件的硬度以及密度。高温烧结通常包括粘接剂接触、烧结长大、孔隙闭合及孔隙缩小等三个阶段，其中，烧结过程中的火候和周期都会对烧结质量造成一定的影响。
2.应对措施
2.1对待成形阶段材料工艺进行研发
材料在等待成形的阶段十分关键，是决定其质量高低、性能好坏的重要阶段。对于处于待成形阶段的材料而言，其构成成分、各成分之间的比例和不同颗粒具备的粒径大小等因素都会对成形材料的质量方面和性能方面造成影响。现阶段无机非金属类型的材料中有许多已经商业化，然而相关制造商却非常少，尤其是待成形陶瓷类型材料的制造商，因此针对无机非金属类型的成形材料开发相应的特定工艺具有十分重大的现实意义，不但可以使无机非金属类型材料更加快速的成形，还可以降低制作成本。
2.2构建特定的三维成形数学模型
3DP三维成形工艺中有关喷头直径方面、挤出速度和压力方面、扫描速度方面、分层厚度方面、两层构建过程中的延时时间方面以及构建方向方面等工艺参数都会影响成件的质量和成件性能，此外，SLS成形工艺和SLM成形工艺中有关预热温度方面、激光功率方面、扫描速度、间距和层厚方面等工艺参数也会影响成件质量和成件性能。目前这些三维成形工艺中的最佳参数均来自于正交实验，而此实验过程十分繁琐，所以针对特定材料构建三维成形数学模型是十分有必要的。
2.3对后处理阶段工艺进行研发
对于无机非金属类型的材料而言，在其快速成形后处理阶段采取的主要工艺有浸渗工艺、等静压工艺、高温烧结工艺等，对这些工艺进行优化完善可以有效提升其成形坯在致密度方面和力学方面的性能。其中，通过等静压工艺进行后处理的时候，其在对结构复杂材料进行加压使材料致密化时易材料尖锐部位产生变形，所以为控制其变形需根据坯体设计一种包套，将其包于坯体外表面，进而达到加压致密的目的。此外，采取浸渗工艺、等静压工艺、高温烧结工艺进行后处理时通常花费的时间比较长，导致量产效率比较低，因此，需进一步探索更科学、更有效的后处理工艺。
3.结束语
总而言之，随着无机非金属类型材料中增材制造技术的不断发展，其相关成件也得到了广泛应用。然而由于制作过程中成件的抗压强度方面、致密性方面和尺寸精度方面都无法保证，所以必须对增材制造中有关材料处理和材料成形方面的工艺进行优化，进一步推动我国制造业的发展。
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论文作者:利远强
论文发表刊物:《防护工程》2019年11期
论文发表时间:2019/9/3
标签：工艺论文; 材料论文; 无机论文; 非金属论文; 性能论文; 静压论文; 质量论文; 《防护工程》2019年11期论文;