[发明专利]基于光固化3D打印的SiC陶瓷基涡轮叶片的制造方法

摘要

本发明公开了一种基于光固化3D打印的SiC陶瓷基涡轮叶片的制造方法，本方法首先基于光固化3D打印技术制造涡轮叶片树脂模具，使用非水基凝胶注模陶瓷浆料浇注叶片树脂模具，经过固化、热解碳化等工艺得到多孔的碳预制件；采用原位反应烧结技术，在1420～1700℃下，对碳预制件完成渗硅、排硅工艺，得到多孔的SiC陶瓷基复合材料涡轮叶片；最后通过化学气相沉积/渗透的方法得到致密SiC陶瓷基复合材料涡轮叶片。该方法具有近净成型、自由成型、复杂成型的特点，可以在较低的温度下实现陶瓷零件的致密化的目的。

主权项

基于光固化3D打印的SiC陶瓷基涡轮叶片的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：1)利用光固化快速成型机制造涡轮叶片的树脂模具；2)在短碳纤维表面形成陶瓷界面层或涂层；3)按照具有陶瓷界面层或涂层的短碳纤维：酚醛树脂：乙二醇：碳化硅微粉＝10：40：30：20的体积比先将液态酚醛树脂与乙二醇混合形成混合液，再将具有陶瓷界面层或涂层的短碳纤维均匀的分散混合液中，最后加入粒径为20μm的碳化硅微粉，混合得到非水基的陶瓷浆料；然后向陶瓷浆料中加入聚乙二醇作为分散剂，采用真空机械搅拌法分散短纤维，分散时间为30min；其中作为分散剂的聚乙二醇为陶瓷浆料质量的1wt％；然后在真空环境下，完成其对树脂模具的浇注；4)经过预固化与完全交联固化，得到陶瓷涡轮叶片素坯；在真空热解炉内，完成陶瓷涡轮叶片素坯内高聚物的热解碳化，得到孔隙结构可控的多孔碳预制体；5)在真空高温烧结炉中，将多孔碳预制体与硅粒混合在1420～1700℃完成硅‑碳反应与排硅工艺，得到多孔SiC陶瓷基复合材料涡轮叶片；6)通过化学气相渗透在多孔SiC陶瓷基复合材料涡轮叶片的内部与表面沉积碳化硅基体，进行致密化，得到致密的Cf/SiC陶瓷基复合材料涡轮叶片。