隨著科學技術(shù)的發(fā)展,新材料、信息技術(shù)、新能源、生物工程已經(jīng)成為當今社會生產(chǎn)力發(fā)展的四大支柱產(chǎn)業(yè)。先進陶瓷材料是新材料領域的重要組成部分,在工業(yè)領域中受到重要關注。碳化硅陶瓷作為一種極其重要的工程陶瓷材料,其優(yōu)異的物理化學性質(zhì)使其在材料領域發(fā)展迅速,在眾多工業(yè)領域廣泛應用。然而,由于這類陶瓷材料的高強度、高硬度優(yōu)點同時給零件的成形、加工帶來了很多困難。而在制造產(chǎn)業(yè)中,3D打印成形技術(shù)為克服傳統(tǒng)技術(shù)的不足提供了一種新的途徑。本文將基于碳化硅陶瓷在工業(yè)領域和電子領域的重要性,對碳化硅陶瓷選擇性激光燒結(jié)成形和光固化成形工藝進行了系統(tǒng)地研究,自主開發(fā)了符合成型工藝要求的碳化硅3D打印用材料,初步實現(xiàn)了復雜結(jié)構(gòu)碳化硅陶瓷的一體成型,并進一步地探索了最優(yōu)的激光成形工藝參數(shù),成形出一批具有一定精度和強度的典型碳化硅零部件坯體。最后研究和探討了3D打印態(tài)碳化硅零件坯體的脫脂及燒結(jié)等后處理工藝。選擇性激光燒結(jié)聚丙烯碳化硅復合粉體采取覆膜法制備,為加強高分子與碳化硅陶瓷粉體之間的粘附力,對碳化硅進行了改性處理,改性粉體采用10%硅烷偶聯(lián)劑KH-570化學改性制得。聚丙烯碳化硅復合材料在CO₂

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：80 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

SiC原子堆垛示意圖[7]

喙倌鼙?┧狨サヌ澹?渚酆顯?砣繽?-2a)所示。其使用AMHPCS和1,4-丁二醇二丙烯酸酯溶液以1:1和1:2的比例，通過臺式STL工具成功地打印出復雜形狀的高精確度結(jié)構(gòu)，如圖1-2b)所示。通過熱解和在1300℃氬氣氣氛下燒結(jié)，將樣品轉(zhuǎn)化為富含SiC的陶瓷。該文發(fā)現(xiàn)所得陶瓷的組成和形態(tài)高度依賴于陶瓷前體聚合物和丙烯酸酯的類型和濃度，此文采用立體光刻成型技術(shù)得到的SiC陶瓷高精度、無收縮、高質(zhì)量，且完美地體現(xiàn)了立體光刻技術(shù)復雜結(jié)構(gòu)一體化成型的優(yōu)勢，但其采用的前驅(qū)體材料極其昂貴，材料成本高嚴重阻礙了其商用大規(guī)模發(fā)展。圖1-2a)AHPCS/二丙烯酸酯體系光聚合圖;b)三維打印實物圖[12]另一部分研究者的主要研究方向在于將碳化硅及高分子粘結(jié)劑混合制得a)b)

岬賈律?韉南嘍悅芏仍黽�。�?遙??黽恿?燒結(jié)體的相對密度和彎曲強度以及線性的顯著降低燒結(jié)體的收縮。當粘合劑含量的添加量為125%，燒結(jié)體的相對密度高達86.8%，線性收縮率可達10.6%，彎曲強度可達438MPa。Shahzad等[19]將商用顆粒狀聚丙烯作為粘結(jié)劑，通過選擇性激光燒結(jié)技術(shù)成功制備氧化鋁陶瓷，所得的預制體的陶瓷坯體密度僅為理論密度的34%左右，再經(jīng)過脫脂、燒結(jié)工藝后得到的制品密度只為理論密度的39%。為提高坯體的致密度，后續(xù)對坯體進行氧化鋁懸濁液壓力浸滲，然后對坯體采用了熱等靜壓工藝處理，工藝原理如圖1-3a)所示，得到的氧化鋁陶瓷坯體的致密度大大提高，由39%提升到83%，且燒結(jié)后的相對密度高達88%，抗彎強度達到148±22MPa，但制造過程中的坯體體積收縮率較大，最終成品如圖1-3b)所示。圖1-3a)熱等靜壓過程示意圖;b)氧化鋁陶瓷選擇性激光燒結(jié)成型圖[19]Deckers等[20]通過相轉(zhuǎn)化技術(shù)，以聚酰胺為粘結(jié)劑，采用SLS技術(shù)制備氧化鋁陶瓷。其使用DMSO作為溶劑的相轉(zhuǎn)化技術(shù)，制造平均直徑為50mm的Al2O3聚酰胺微球為SLS用原材料，其SLS激光器中的組件能量密度范圍a)b)

【參考文獻】：
期刊論文
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碩士論文
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本文編號：3247699