碳化硅粉末激光選區(qū)燒結(jié)-冷等靜壓復(fù)合工藝及其后處理研究.pdf

1、碳化硅陶瓷因具有高強(qiáng)度、高硬度、低密度、好的化學(xué)穩(wěn)定性和優(yōu)良的高溫性能，使其在航空航天、石油化工、核能等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。但碳化硅陶瓷熔點(diǎn)高、脆性大的特點(diǎn)給其零件的成形、加工帶來了很多困難，尤其對于復(fù)雜結(jié)構(gòu)的零件，傳統(tǒng)方法很難甚至無法成形。本文的目的就是研究碳化硅陶瓷的激光選區(qū)燒結(jié)/冷等靜壓復(fù)合工藝及其后處理方法，主要研究內(nèi)容和結(jié)果如下：
　　闡述了碳化硅陶瓷SLS成形機(jī)理，由于碳化硅的熔點(diǎn)高達(dá)3000℃，需通過低熔點(diǎn)粘接劑SLS成形

2、。選用高分子材料作為粘接劑，其對CO2激光器的吸收率可達(dá)96％，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于YAG激光器，CO2激光器更適于高分子-碳化硅粉末的SLS成形。對不同的高分子材料進(jìn)行分析對比，選擇出適合SLS成形的粘接劑材料：環(huán)氧樹脂E12、硬脂酸、尼龍12等。用不同的方法制備了適于SLS成形的粘接劑-碳化硅粉末材料，并對制備方法的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了對比。
　　研究了工藝參數(shù)對SLS成形的影響，對粘接劑含量、SLS工藝進(jìn)行了優(yōu)化。碳化硅粉末成形的粘接劑E12含

3、量至少為6 wt.%，當(dāng)E12含量為10 wt.%的碳化硅粉末SLS成形的坯體強(qiáng)度較高。對添加E12和硬脂酸的碳化硅粉末SLS工藝參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化，當(dāng)激光能量密度為0.034 J/mm2時，碳化硅S LS坯體的相對密度達(dá)到35.13%；在激光功率、掃描速度、掃描間距分別為5 W、2200 mm/s、0.08 mm時，SLS坯體的相對密度較高。提高硬脂酸含量、減小激光功率有利于尺寸精度的提高。浸滲脫脂優(yōu)于脫脂浸滲工藝，SLS坯體浸滲脫脂后的

4、密度由0.98 g/cm3提高到1.11 g/cm3。
　　研究了工藝條件對碳化硅SLS坯體CIP處理前后彎曲強(qiáng)度的影響。在200 MPa下對碳化硅SLS坯體進(jìn)行CIP處理后，其相對密度達(dá)63.79%。通過粘接劑的TG曲線制定了相應(yīng)的脫脂和預(yù)燒結(jié)工藝。在2000℃的無壓燒結(jié)之后，碳化硅試樣最終的相對密度達(dá)92.98%，彎曲強(qiáng)度達(dá)56.2 MPa。
　　本文通過對碳化硅陶瓷的激光選區(qū)燒結(jié)/冷等靜壓復(fù)合成形及其后處理工藝的研究表