数字光处理三维打印氧化锆与切削氧化锆断裂韧性的对比研究

目的:探讨数字光处理（digital light processing，DLP）三维打印和数控切削（computer numerical controlmilling，CNC）两种加工工艺对氧化锆力学性能的影响。方法:分别制备DLP和CNC试件各52个，采用随机数字表随机各选取12个试件，进行密度和晶粒尺寸测量以及晶相成分分析。再根据断裂韧性测试方法将试件分为维氏压痕法（indentation method，IM）组（DLP和CNC试件各30个）和单边V形切口梁法（single-edge-V-notch-beam，SEVNB）组（DLP和CNC试件各10个）。IM组试件在49.03、98.07、196.10 N载荷下进行实验，两种试件每种载荷各10个试件，每个试件测15个点，根据压痕选择最适宜的载荷并计算该载荷下的IM断裂韧性。SEVNB组进行四点弯曲测试，记录试件压断时的最大载荷，计算SEVNB断裂韧性。采用光学显微镜和扫描电镜观察DLP和CNC试件压痕和断面。结果:DLP和CNC氧化锆微观结构基本一致，DLP氧化锆密度为（6.020±0.021） g/cm 3，晶粒尺寸为（0.603±0.033） μm；CNC氧化锆密度为（6.038±0.012） g/cm 3，晶粒尺寸为（0.591±0.033） μm；两种试件均由四方相氧化锆组成。两种氧化锆试件IM测试最适宜的载荷均为196.10 N。DLP氧化锆的IM和SEVNB断裂韧性值分别为（6.111±0.179）和（7.221±0.809） MPa·m 1/2；CNC氧化锆的IM和SEVNB断裂韧性值分别为（6.126±0.383）和（7.408±0.533） MPa·m 1/2；两种氧化锆的IM断裂韧性差异和SEVNB断裂韧性差异均无统计学意义（ P>0.05）。断面扫描电镜图像均示以沿晶断裂为主的混合断裂模式。 结论:DLP氧化锆的微观结构与CNC氧化锆几乎相同，DLP和CNC加工工艺对氧化锆断裂韧性的影响差别不大。