[发明专利]一种基于纤维增强陶瓷先驱体3D打印技术的陶瓷复合材料成形方法

权利要求书

1.一种基于纤维增强陶瓷先驱体3D打印技术的陶瓷复合材料成形方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，增强纤维供给到3D打印头，同时，陶瓷先驱体和高含碳量热塑性复合材料通过导向管供给到3D打印头，打印头处的加热装置使陶瓷先驱体和高含碳量热塑性复合材料处于熔融状态；

步骤二，增强纤维与熔融的陶瓷先驱体和高含碳量热塑性复合材料混合形成含陶瓷元素的高分子复合材料，并且从喷嘴出口被挤出，程序控制二维运动平台，带动3D打印头在工作台上，按照当前层模型的截面数据运动进行零件3D打印，使高分子复合材料粘附在工作台上，冷却沉积后，随着二维运动平台的运动不断打印出当前截面；

步骤三，当完成模型当前一层的截面后，升降装置将带着工作台一起下降一个分层厚度；

步骤四，重复步骤二至步骤三，直至零件完成，得到陶瓷先驱体坯体；

步骤五，对打印的陶瓷先驱体坯体在所需的环境气氛下进行热裂解处理，陶瓷先驱体坯体转化为陶瓷；

步骤六，对裂解后的零件浸渍有机聚合物先驱体，并交联固化或晾干；

步骤七，对浸渍晾干零件进行高温烧结；

步骤八，重复步骤六至步骤七2～3次，使陶瓷零件致密化，即完成基于纤维增强陶瓷先驱体3D打印技术的陶瓷复合材料成形。

2.根据权利要求1所述的一种基于纤维增强陶瓷先驱体3D打印技术的陶瓷复合材料成形方法，其特征在于，所述步骤一中，增强纤维包括玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维、聚芳酰胺纤维和智能纤维中的一种或多种组合。

3.根据权利要求1所述的一种基于纤维增强陶瓷先驱体3D打印技术的陶瓷复合材料成形方法，其特征在于，所述步骤一中，陶瓷先驱体为液态或固态，陶瓷先驱体是聚硅氧烷、聚碳硅烷或聚硅氮烷中的单一先驱体。

4.根据权利要求3所述的一种基于纤维增强陶瓷先驱体3D打印技术的陶瓷复合材料成形方法，其特征在于，陶瓷先驱体零件在不同气氛下高温裂解，形成不同成分的陶瓷零件，聚硅氧烷在氧化气氛中裂解转化为SiO₂陶瓷，在非氧化气氛中裂解转化为Si-O-C陶瓷，聚碳硅烷在惰性气氛下裂解转化成Si-C陶瓷，聚硅氮烷在惰性气氛下裂解转化成Si-N-O陶瓷。

5.根据权利要求1所述的一种基于纤维增强陶瓷先驱体3D打印技术的陶瓷复合材料成形方法，其特征在于，所述步骤六中，真空状态下排除高温裂解后的陶瓷零件中的空气，采用溶液或熔融的有机聚合物先驱体浸渍，并在惰性气体保护下进行交联固化或晾干。

6.根据权利要求1所述的一种基于纤维增强陶瓷先驱体3D打印技术的陶瓷复合材料成形方法，其特征在于，所述步骤六中，陶瓷零件在浸渍时采用与其打印过程相同的先驱体浸渍，陶瓷零件在真空下浸渍0.5～1h，在惰性气体保护下交联固化或晾干2～3h。

7.根据权利要求1所述的一种基于纤维增强陶瓷先驱体3D打印技术的陶瓷复合材料成形方法，其特征在于，所述步骤七中，所有陶瓷零件在烧结时的气氛条件与步骤五中热裂解的环境气氛相同，不同陶瓷先驱体材料在烧结时升温制度不同。