[发明专利]一种DLP打印Cf

说明书

本发明涉及一种DLP打印C_f/SiC陶瓷坯体的制备方法。所述DLP打印C_f/SiC陶瓷坯体的制备方法包括：（1）将C_f@SiC短纤维、碳化硅粉、光敏树脂进行混合，得到预混浆料；（2）将预混浆料再经真空脱气处理，得到打印浆料；（3）将所得打印浆料添加入DLP打印机中进行打印后，再进行超声清洗和后固化，得到所述C_f/SiC陶瓷坯体。

技术领域

本发明涉及一种DLP打印C_f/SiC陶瓷坯体的制备方法，属于结构陶瓷领域。

背景技术

碳化硅陶瓷具有高强度、高硬度、高热导率、高耐磨性、高温稳定性、耐腐蚀性、抗中子辐照等优异性能，广泛应用于机械、化工等领域，然而碳化硅陶瓷的高脆性给其应用带来了不利影响，常采用短切碳纤维来增韧碳化硅。近年来，航空航天、汽车等领域对其碳化硅陶瓷部件提出了大型化、复杂化的需求新趋势。然而，传统的陶瓷复合材料成型方法包括干压成型、注射成型、流延成型、注浆成型等，在制备复杂、大型的C_f/SiC复合结构部件时存在很大困难，如：发动机喷嘴、襟翼、涡轮叶片、起落架舱门等。另一方面，陶瓷基复合材料的高硬度、高脆性使其难以减材加工，因此急需寻找一种近净成型复杂结构的新技术。相对于传统成型、烧结方法的局限，3D打印技术可满足制造业对零件大型、复杂结构的需求。常见的陶瓷3D打印技术包括光固化成型(SLA/DLP/LCD)、选区激光烧结成型(SLS)、直写成型(DIW)、分层制造成型(LOM)等。其中，DIW技术由于打印喷头管径限制导致打印精度较差；LOM技术需要预制层状材料，且打印过程材料损耗严重；SLS技术在打印过程中会产生残余热应力，造成生坯存在孔隙、裂纹，对产品力学性能产生不利影响。光固化成型作为目前商用最广的3D打印技术，所制备的零件具有精度高、表面质量好、力学性能优良等特点。目前，有研究通过成型碳化硅粉或碳纤维来制备C_f/SiC陶瓷坯体。然而，在后续反应烧结过程中绝大部分碳纤维被液态硅侵蚀，导致碳纤维的增韧效果受限，使得光固化3D打印C_f/SiC陶瓷基复合材料面临巨大挑战。

发明内容

为解决光固化3D打印制备C_f/SiC陶瓷基复合材料过程中纤维侵蚀的问题，本发明提供了一种高打印精度、高固含量、高强度的C_f/SiC陶瓷坯体制备方法。

第一方面，本发明提供了一种DLP打印C_f/SiC陶瓷坯体的制备方法，包括：

(1)将C_f@SiC短纤维、碳化硅粉、光敏树脂进行混合，得到预混浆料；

(2)将预混浆料再经真空脱气处理，得到打印浆料；

(3)将所得打印浆料添加入DLP打印机中进行打印后，再进行超声清洗和后固化，得到所述C_f/SiC陶瓷坯体。

本发明以C_f@SiC短纤维、碳化硅粉、光敏树脂为原料，通过机械搅拌与球磨相结合的方式制备分散均匀的光固化浆料，之后设置合适的打印参数进行陶瓷生坯的打印，最后通过超声清洗、后固化得到高打印精度、高固含量、高强度的C_f/SiC陶瓷坯体。特别地，本发明通过在原料中加入C_f@SiC短纤维，可避免后续渗硅过程的纤维侵蚀现象，以获得纤维保护良好的C_f/SiC陶瓷基复合材料。

其中，C_f@SiC短纤维的制备方法，包括：将短切碳纤维粉体置于浓硝酸中进行氧化反应后，再经洗涤和干燥得到C_fO；将所得C_fO、葡萄糖溶液和碱性物质，混合搅拌得到碱性混合溶液，再进行水热反应、洗涤和干燥，得到C_f@HTC短纤维；将所得C_f@HTC短纤维和硅粉混合后进行反应烧结，得到C_f@SiC短纤维。