【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專(zhuān)利技術(shù)屬于3d打印陶瓷基復(fù)合材料領(lǐng)域。
技術(shù)介紹
1、碳化硅陶瓷具有低密度、高強(qiáng)度、耐高溫等優(yōu)良性能，被廣泛應(yīng)用于航空航天、能源、石油化工等領(lǐng)域，但受其固有屬性影響，存在高脆性、低抗拉強(qiáng)度等缺點(diǎn)，致使其可機(jī)械加工性能低下，阻礙了碳化硅陶瓷材料的發(fā)展和應(yīng)用。碳纖維與碳化硅復(fù)合形成碳化硅基陶瓷復(fù)合材料被譽(yù)為是改善碳化硅高脆性、低抗拉強(qiáng)度的有效手段，復(fù)合方式的選擇受到諸多研究工作者的青睞，傳統(tǒng)的復(fù)合方式多采用三維編織方式實(shí)現(xiàn)，需要借助模具才能成型相應(yīng)形狀，且具有工藝復(fù)雜、成本高、生產(chǎn)周期長(zhǎng)等缺點(diǎn)，在一定過(guò)程度上限制了碳化硅基復(fù)合材料的應(yīng)用拓展，尤其是少批量異型零件制備或個(gè)性化定制方面無(wú)法滿(mǎn)足市場(chǎng)對(duì)技術(shù)革新的需求。隨著3d打印技術(shù)的發(fā)展，也有一些3d打印設(shè)備配合相應(yīng)后處理工藝，可以實(shí)現(xiàn)碳化硅基陶瓷復(fù)合材料制備，如sls配合pip工藝制備sicf/sic復(fù)合材料等，為推動(dòng)陶瓷基復(fù)合材料發(fā)展做出了貢獻(xiàn)，而采用普適性強(qiáng)、成本低的fdm型3d打印機(jī)制備cf/sic陶瓷復(fù)合材料的方法存在明顯的臺(tái)階效應(yīng)，無(wú)法保證陶瓷基復(fù)合材料的表面精度，限制了增材制造陶瓷基復(fù)合材料的應(yīng)用。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本專(zhuān)利技術(shù)要解決現(xiàn)有fdm型3d打印制備cf/sic陶瓷復(fù)合材料的方法存在明顯的臺(tái)階效應(yīng)，無(wú)法保證陶瓷基復(fù)合材料表面精度的問(wèn)題，進(jìn)而提供一種fdm技術(shù)成型cf/sic陶瓷復(fù)合材料的方法。
2、一種fdm技術(shù)成型cf/sic陶瓷復(fù)合材料的方法，它是按以下步驟進(jìn)行的：
3、一、建立三維模型
4、繪制三維模型，導(dǎo)入分層切片軟件；
5、二、設(shè)置fdm打印機(jī)參數(shù)及打印初坯：
6、設(shè)置fdm打印機(jī)參數(shù)，在層高為0.20mm～0.6mm、打印溫度為200℃～500℃、填充密度為60％～100％、壁厚為0.4mm～0.8mm、填充重合為10％～30％、噴頭移動(dòng)速度為50％～100％、噴頭回退速度10mm/s～40mm/s及噴頭回退長(zhǎng)度4mm～8mm的條件下，利用含cf線(xiàn)材的基體進(jìn)行fdm打印，打印結(jié)束后等待10min～30min，然后取出打印件，得到含cf的初坯；
7、三、脫脂：
8、將含cf的初坯置于真空燒結(jié)爐中，先在n2氣氛升溫至1000℃～1200℃，然后在n2氣氛及溫度為1000℃～1200℃的條件下，脫脂20min～40min，最后在n2氣氛下降溫，得到cf骨架；
9、四、浸漬：
10、將cf骨架浸漬于前驅(qū)體溶液中進(jìn)行抽真空及加壓，得到含前驅(qū)體溶液的cf骨架；
11、所述的前驅(qū)體溶液由聚碳硅烷、二乙烯苯和四氫呋喃組成；
12、五、交聯(lián)固化：
13、將含前驅(qū)體溶液的cf骨架升溫至300℃～320℃，在溫度為300℃～320℃的條件下，交聯(lián)固化5h～10h，然后降溫，得到交聯(lián)固化后的含cf骨架材料；
14、六、裂解：
15、將交聯(lián)固化后的含cf骨架材料置于真空燒結(jié)爐中，先在n2氣氛升溫至1100℃～1300℃，然后在n2氣氛及溫度為1100℃～1300℃的條件下，裂解20min～40min，最后在n2氣氛下降溫，得到一次裂解的含cf骨架材料；
16、七、重復(fù)浸漬、交聯(lián)固化及裂解：
17、將一次裂解的含cf骨架材料按步驟四至六重復(fù)直至致密狀態(tài)，得到cf/sic陶瓷復(fù)合材料。
18、本專(zhuān)利技術(shù)的有益效果是：
19、一、本專(zhuān)利技術(shù)可克服fdm成型零件出現(xiàn)的臺(tái)階效應(yīng)，有效保證了零件的表面精度；
20、二、本專(zhuān)利技術(shù)以普適性高、成本低的fdm技術(shù)成型cf/sic復(fù)合材料，其具有操作方便、工藝簡(jiǎn)單等特點(diǎn)；
21、三、本專(zhuān)利技術(shù)采用fdm成型含cf初坯，大幅度降低生產(chǎn)成本，在實(shí)現(xiàn)個(gè)性化產(chǎn)品或異型零件制備方面具有無(wú)法比擬優(yōu)勢(shì)；
22、四、本專(zhuān)利技術(shù)脫脂過(guò)程是將高分子材料在惰性氣體環(huán)境下燒結(jié)，得到一定數(shù)量的熱解炭涂覆在cf表面，形成熱解炭層，與后續(xù)的聚碳硅烷裂解得到的sic可形成良好的界面，對(duì)增強(qiáng)cf/sic復(fù)合材料的性能具有較大意義。
23、說(shuō)明書(shū)附圖
24、圖1為實(shí)施例一步驟二制備的含cf的初坯的外觀(guān)圖；
25、圖2為實(shí)施例一制備的cf/sic陶瓷復(fù)合材料的外觀(guān)圖；
26、圖3為實(shí)施例一步驟六制備的一次裂解的含cf骨架材料的斷面形貌圖；
27、圖4為實(shí)施例一步驟六制備的一次裂解的含cf骨架材料的斷面形貌放大圖；
28、圖5為實(shí)施例一步驟七中將一次裂解的含cf骨架材料按步驟四至六重復(fù)3次后的形貌圖；
29、圖6為實(shí)施例一步驟七中將一次裂解的含cf骨架材料按步驟四至六重復(fù)8次后的形貌圖。
本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種FDM技術(shù)成型Cf/SiC陶瓷復(fù)合材料的方法，其特征在于它是按以下步驟進(jìn)行的：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種FDM技術(shù)成型Cf/SiC陶瓷復(fù)合材料的方法，其特征在于步驟二中所述的含Cf線(xiàn)材的基體為含Cf線(xiàn)材的熱塑性材料；所述的熱塑性材料為PLA、PA或ABS。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種FDM技術(shù)成型Cf/SiC陶瓷復(fù)合材料的方法，其特征在于步驟二中所述的含Cf線(xiàn)材的基體中Cf線(xiàn)材的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為5％～10％。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種FDM技術(shù)成型Cf/SiC陶瓷復(fù)合材料的方法，其特征在于所述的Cf線(xiàn)材的直徑為1.6mm～1.8mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種FDM技術(shù)成型Cf/SiC陶瓷復(fù)合材料的方法，其特征在于步驟三中所述的在N2氣氛升溫至1000℃～1200℃，具體是按以下步驟進(jìn)行：以升溫速度為3℃/min～8℃/min，升溫至100℃～150℃，然后以升溫速度為5℃/min～10℃/min，升溫至1000℃～1200℃；步驟三中所述的在N2氣氛下降溫，具體是按以下步驟進(jìn)行：以降溫速度為5℃/min～10℃/
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種FDM技術(shù)成型Cf/SiC陶瓷復(fù)合材料的方法，其特征在于步驟四中所述的抽真空及加壓具體是利用真空壓力浸漬機(jī)，在壓力為-0.1MPa～0MPa的條件下，抽真空30min～60min，然后在壓力為1MPa～3MPa的條件下，加壓30min～60min，排氣后取出。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種FDM技術(shù)成型Cf/SiC陶瓷復(fù)合材料的方法，其特征在于步驟四中所述的前驅(qū)體溶液具體是在溫度為30℃～50℃的條件下，將聚碳硅烷、二乙烯苯和四氫呋喃攪拌至聚碳硅烷溶解；所述的聚碳硅烷與四氫呋喃的質(zhì)量比為(1～1.5):1；所述的二乙烯苯與四氫呋喃的質(zhì)量比為(3～5):1。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種FDM技術(shù)成型Cf/SiC陶瓷復(fù)合材料的方法，其特征在于步驟五中所述的升溫至300℃～320℃，具體是按以下步驟進(jìn)行：以升溫速度為3℃/min～5℃/min，升溫至80℃～100℃，然后以升溫速度為5℃/min～10℃/min，升溫至200℃～220℃，再以升溫速度為3℃/min～8℃/min，升溫至300℃～320℃；步驟五中所述的降溫具體是按以下步驟進(jìn)行：以降溫速度為3℃/min～8℃/min，降溫至200℃～220℃，然后以降溫速度為5℃/min～10℃/min，降溫至80℃～100℃，再以降溫速度為3℃/min～5℃/min，降溫至室溫。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種FDM技術(shù)成型Cf/SiC陶瓷復(fù)合材料的方法，其特征在于步驟六中所述的在N2氣氛升溫至1100℃～1300℃，具體是按以下步驟進(jìn)行：以升溫速度為3℃/min～8℃/min，升溫至80℃～100℃，然后以升溫速度為5℃/min～10℃/min，升溫至700℃～800℃，再以升溫速度為3℃/min～8℃/min，升溫至1100℃～1300℃；步驟六中所述的在N2氣氛下降溫，具體是按以下步驟進(jìn)行：以降溫速度為3℃/min～8℃/min，降溫至700℃～800℃，然后以降溫速度為5℃/min～10℃/min，降溫至80℃～100℃，最后隨爐水冷至室溫。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種FDM技術(shù)成型Cf/SiC陶瓷復(fù)合材料的方法，其特征在于步驟七中將一次裂解的含Cf骨架材料按步驟四至六重復(fù)直至增重率≤1％。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種fdm技術(shù)成型cf/sic陶瓷復(fù)合材料的方法，其特征在于它是按以下步驟進(jìn)行的：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種fdm技術(shù)成型cf/sic陶瓷復(fù)合材料的方法，其特征在于步驟二中所述的含cf線(xiàn)材的基體為含cf線(xiàn)材的熱塑性材料；所述的熱塑性材料為pla、pa或abs。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種fdm技術(shù)成型cf/sic陶瓷復(fù)合材料的方法，其特征在于步驟二中所述的含cf線(xiàn)材的基體中cf線(xiàn)材的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為5％～10％。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種fdm技術(shù)成型cf/sic陶瓷復(fù)合材料的方法，其特征在于所述的cf線(xiàn)材的直徑為1.6mm～1.8mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種fdm技術(shù)成型cf/sic陶瓷復(fù)合材料的方法，其特征在于步驟三中所述的在n2氣氛升溫至1000℃～1200℃，具體是按以下步驟進(jìn)行：以升溫速度為3℃/min～8℃/min，升溫至100℃～150℃，然后以升溫速度為5℃/min～10℃/min，升溫至1000℃～1200℃；步驟三中所述的在n2氣氛下降溫，具體是按以下步驟進(jìn)行：以降溫速度為5℃/min～10℃/min，降溫至150℃～200℃，然后以降溫速度為3℃/min～8℃/min，降至80℃～100℃，最后隨爐水冷至室溫。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種fdm技術(shù)成型cf/sic陶瓷復(fù)合材料的方法，其特征在于步驟四中所述的抽真空及加壓具體是利用真空壓力浸漬機(jī)，在壓力為-0.1mpa～0mpa的條件下，抽真空30min～60min，然后在壓力為1mpa～3mpa的條件下，加壓30min～60min，排氣后取出。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種fdm技術(shù)成型cf/sic陶瓷復(fù)合材料的方法，其特征在于步驟四中所述的前驅(qū)體溶液具體...
【專(zhuān)利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：魯?shù)虏?/a>，劉揚(yáng)，胡志剛，師陽(yáng)，巫邵波，周鑫鑫，薛小明，
申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人：江蘇工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院，
類(lèi)型：發(fā)明
國(guó)別省市：
還沒(méi)有人留言評(píng)論。發(fā)表了對(duì)其他瀏覽者有用的留言會(huì)獲得科技券。