基于光固化技术制备孔隙梯度Si3N4基陶瓷材料的方法技术

本发明专利技术公开一种基于光固化技术制备孔隙梯度Si3N4基陶瓷材料的方法，属于3D打印技术领域，首先通过预处理对氮化硅粉体改性，降低粉体的吸光度与折射率，提高料浆固含量，以及成型件的精度；其次使用BN粉与有机聚硅氮烷裂解物对各层间材料的成分进行优化配比取平衡层间热膨胀系数不匹配，最后再利用光固化成型技术，使不同的光固化陶瓷材料能够进行层间复合，从而获得多功能集成的孔隙梯度Si3N4基陶瓷复合材料；使样品烧结不裂开；此方法相对于现有方法具有工艺简单，成本低、性能优越等优点。点。点。

【技术实现步骤摘要】
基于光固化技术制备孔隙梯度Si3N4基陶瓷材料的方法


[0001]本专利技术属于3D打印
，尤其涉及一种基于光固化技术制备Si3N4基梯度陶瓷材料的方法。

技术介绍

[0002]功能梯度材料是结构组成连续或准连续变化导致其性能也相应渐变的非均质复合材料。具有孔隙梯度结构的材料为功能梯度材料的一种类型，它能够满足特殊的应用需求。而具有孔隙梯度结构的Si3N4作为一种新型“结构
‑
功能一体化”的陶瓷，由于其优越的性能，如高温强度、良好的抗氧化性能、低的热膨胀系数及低的介电常数和介电损耗，广泛应用于航空航天等领域。目前制备孔隙梯度结构的氮化硅陶瓷基材料的方法主要有干压法、牺牲模板法、离心法、定向浸润法、注射成型、冻胶胶凝法等，然而上述制备方法存在工艺复杂、样品形状简单和成本难控制等不足，且需根据构件的形状制备具有相应形状的模具，若构件的结构稍有变化，就需要重新制备模具或需要对试样进行机械加工，因而加大了制备成本。
[0003]与传统的“减材”制造技术不同，3D打印陶瓷具有制作周期短、成本低、加工便捷、可操作性强等优势。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于光固化技术制备孔隙梯度Si3N4基陶瓷材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：1)氮化硅粉体预处理步骤：首先将氮化硅粉体超声分散在季铵盐类物质的水溶液中得到悬浮液；在磁力搅拌下，向悬浮液中滴加含Y
3+
和Al
3+
的混合盐溶液与氨水，保持溶液的pH恒定下进行反应，得到包覆物；待反应完毕后，将包覆物洗涤，干燥，煅烧，得到预处理后的氮化硅粉体；2)混合粉体混合步骤：将预处理后的氮化硅粉体、BN粉、聚硅氮烷裂解物和无水乙醇均匀混合，球磨，干燥，过筛，得到混合粉体；3)料浆制备步骤：将树脂单体、分散剂、光引发剂和稀释剂混合，得到预混液；将混合粉体、预混液和造孔剂混合球磨以及真空抽气，即得到氮化硅陶瓷浆料；4)光固化成型步骤：将不同配比的氮化硅陶瓷浆料进行依次光固化涂层，各重复4～6次，即得到孔隙梯度Si3N4基陶瓷材料坯体；5)后处理步骤：将孔隙梯度Si3N4基陶瓷材料坯体依次经干燥、脱脂与烧结，即得孔隙梯度Si3N4基陶瓷材料。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1)中，季铵盐类物质采用四甲基氢氧化铵、四乙基氢氧化铵或四丙基氢氧化铵；悬浮液的pH＝9.8。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1)中，含Y
3+
和Al
3+
的混合盐溶液为Y(NO3)3与Al(NO3)3混合溶液，Y
3+
和Al
3+
在混合盐中的摩尔比为1:(1～1.2)；氨水浓度为20～25wt％；包覆物为氮化硅粉体质量的16～20wt％。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1)中，洗涤条件：用去离子水与酒精洗涤2～4次；干燥条件：70～90℃干燥24～36h；煅烧条件：500～600℃氮气气氛下煅...

【专利技术属性】
技术研发人员：董衡，李淑琴，韩耀，张剑，吕毅，张昊，
申请(专利权)人：航天特种材料及工艺技术研究所，
类型：发明
国别省市：