分层实体造型(Laminated Object Manufacturing，简称LOM)是将薄膜材料逐层激光切割成所需形状，然后叠加在一起的造形方法。LOM是一种快速成形新工艺。它将传统的“去除”加工法改变为“增加”加工法。LOM技术综合了计算机辅助设计、激光、光化学和高分子聚合物等多种技术。其基本原理是，首先根据产品设计图纸或“反求”法得到一系列横截面，用数控激光束按每一层的轮廓线对纸或其它片材进行加工并叠加，直至完成整个制件。LOM技术无需机械加工或任何模具，直接从CAD模型生成复杂形状的制件，因而产品研制周期缩短，生产率提高，生产成本降低［1～3］。
应用LOM技术制备工程陶瓷件，首先要制备陶瓷片生坯，然后加工成形为复杂陶瓷件生坯，再脱脂烧结，最后得到复杂陶瓷件。美国对LOM技术进行的研究较多［4～6］。
目前，制备LOM技术用的陶瓷片的方法主要是流延法和挤出法［7］。本实验采用挤出法制备的Al2O3和SiC陶瓷片生坯，厚度为0.2mm，有机物载体为低密度聚乙烯。
1 实验
1.1 陶瓷片制备
将2μmAl2O3粉末和LDPE颗粒按重量比80∶20混合在一起。将混合物装入Haake-RC90系统双螺杆挤出机，造粒，挤片。同样的方法制备SiC陶瓷片坯件。图1为粉末粒度分布曲线，图2为粉末形貌。
图1 粉末粒度分布
Fig.1 Grain size distribution of powders
图2 粉末的SEM照片 (a)Al2O3；(b)SiC
Fig.2 SEM micrographs of ceramic powders (a)Al2O3；(b)SiC nextpage
讨论相同体积含量条件下，粉末粒度和温度对流变性能的影响。
图3 剪切应力与剪切应变曲线(a)和表观粘度与剪切应变曲线(b)
Fig.3 Shear stress (a) and apparent viscosity (b) as
function of shear rate with alumina content
(1)LDPE；(2)60wt%Al2O3；(3)70wt%Al2O3；(4)80wt%Al2O3；(5)85wt%Al2O3
式中c和n为常数。表观粘度ηapp可以表示为：
在陶瓷片成形工艺中，陶瓷含量应尽可能大，然而，随着陶瓷含量增加，剪切应力增大，甚至无法挤出。对于2μmAl2O3粉末，含量为75wt%(42vol%)是适宜的，此时，陶瓷片可以顺利挤出并可以成卷。而对于5μmSiC粉末，含量为75wt%(47vol%)为好。
图4a示出温度对剪切应力的影响，结果表明，温度升高会降低剪切应力，并且该变化是连续的，没有突然变化。
图4 剪切应力与温度(a)及粉末粒度(b)的关系75wt%Al2O3粉末粒度
(a)2μm;(b-1)2μm；(b-2)10μm；(b-3)40μm
Fig.4 Shear stress as function of temperature(a)
and particle size (b) with 75wt% Al2O3 content and
particle size(a)2μm；(b-1)2μm；(b-2)10μm；(b-3)40μm
图5 陶瓷坯片TG-DAT分析 (a)Al2O3；(b)SiC
Fig.5 Simultaneous TG-DAT analysis on green tape, up to 600℃ (a)Al2O3；(b)SiC
图6 陶瓷片微观组织 (a)Al2O3；(b)SiC
Fig.6 Microstructural features of surface of tapes (a)Al2O3；(b)SiC
