12
2024
-
10
行业新知 | 数字光处理(DLP)和低温烧结制备碳化硅陶瓷
作者：
近日，山东理工大学Shuang Li带领的团队在《Ceramics International》发表了题Silicon carbide ceramics manufactured by digital light processing and low temperature sintering的研究，通过数字光处理（DLP）技术和低温液相烧结法制造碳化硅陶瓷。探讨了使用DLP技术打印碳化硅陶瓷的可行性，特别是通过在碳化硅浆料中添加氧化铝（Al₂O₃）和氧化钇（Y₂O₃）作为烧结助剂，以降低烧结温度并提高陶瓷的致密度和机械性能。
原文链接：https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2024.07.076
奇遇科技官网：http://www.adventuretech.cn/
如无法打开，请拷贝网址到浏览器查阅。
研究内容
碳化硅（SiC）陶瓷具有优异的机械、热和化学性能，因此在航空航天和能源相关领域中备受关注。然而，传统制造碳化硅陶瓷的方法存在一些问题，如制造复杂形状的结构困难、烧结温度高以及容易产生缺陷。
DLP是一种基于光聚合的3D打印技术，通过紫外线（UV）照射使光敏树脂固化成型，但由于碳化硅颗粒的深色和高吸光率，容易影响光固化深度，导致打印难度增加。此外，碳化硅陶瓷的烧结温度通常高达2500°C，而本文通过引入Al₂O₃和Y₂O₃等氧化物烧结助剂，采用液相烧结法，成功将烧结温度降低。
本文研究的核心目标是通过DLP技术和液相烧结制造SiC陶瓷，并研究烧结温度对其致密度、孔隙结构和机械性能的影响。具体包括：
-
开发适用于DLP的碳化硅光敏浆料，并优化浆料的光固化性能。
-
优化烧结工艺，通过使用氧化铝和氧化钇助剂降低烧结温度，改善陶瓷的致密化。
-
评估材料的微观结构和力学性能，分析不同烧结温度对其强度、密度和孔隙率的影响。
△图1，DLP生产碳化硅陶瓷的实验工艺。
△图2，（a）坯体的TG-DSC曲线，（b）SiC浆料的粘度随剪切速率的增加而变化。
△图3，（a）不同曝光参数下SiC感光浆料的固化深度，（b）陶瓷部件的3D模型，（c）带有连通通道的打印部件。
△图4，陶瓷的层间微观结构：（a）1300℃，（b）1350℃，（c）1400℃，（d）1450℃。
△图5，陶瓷内部微观结构：（a）1300℃，（b）1350℃，（c）1400℃，（d）1450℃。
△图6，不同温度下烧结时微观结构评估示意图。
△图7，1350℃烧结陶瓷的元素分布：（a）SEM图，（b）所有元素的完整性图，（c）Si元素，（d）O元素，（e）Y元素，（f）C元素，（g）Al元素，（h）选定区域的EDS图案。
△图8，不同烧结温度下碳化硅陶瓷的收缩率（a）和体积密度（b）的变化。
△图9，不同烧结温度下陶瓷的孔隙特征：(a)孔径分布，(b)不同温度下的平均孔径及孔隙率。
△图10，(a) 不同烧结温度下陶瓷的抗弯强度，(b) 陶瓷的孔隙率与平均孔径的关系，(c) 与已发表文献中LPS SiC陶瓷的比较。
结论
在本研究中，利用数字光处理（DLP）技术和液相烧结工艺，结合Al₂O₃–Y₂O₃添加剂作为烧结助剂，制备了碳化硅（SiC）陶瓷。Al₂O₃–Y₂O₃添加剂的引入增强了光敏SiC浆料的稳定性和固化能力，使得所打印的部件具备良好的完整性、精度和表面质量。随着温度的升高，由于液相的熔化和渗透，陶瓷变得更加均匀和致密。随着胚体的收缩，SiC陶瓷的体密度从1.78g/cm³增加到2.33g/cm³，孔隙率则从50.21%降低至35.09%。由于微观结构的这种演变，材料的抗弯强度从41.0MPa提高到62.8 MPa。因此，Al₂O₃–Y₂O₃烧结助剂的引入不仅能够提高SiC浆料的固化性能，还加速了打印部件的致密化，并修复了烧结体中的微观缺陷。
相关新闻
暂无数据
立即咨询
如果您对我们的产品感兴趣，请留下您的电子邮件，我们将尽快与您联系，谢谢！
深圳地址：广东省深圳市龙岗区留学人员创业园1园120房间 佛山地址：广东省佛山市南海区大沥镇盐步穗盐西路92号a栋304-1