【48812】SiC陶瓷粉体高温氧化对DLP 3D打印用SiC浆料固化功能的影响

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  SiC具有高强度、低密度、耐高温等许多优异功能，是一种重要的结构陶瓷材料，被以为能在下一代航空发动机、航空反射镜镜坯、半导体零部件等许多范畴发挥巨大价值。可是，现有办法制备SiC陶瓷需求依靠模具，部分特别杂乱SiC陶瓷乃至难以制备，这大大约束了其进一步使用。

  近些年，增材制作技能的发展为杂乱结构SiC陶瓷的制备供给了可能性。数字光处理 (DLP) 作为一种光固化增材制作工艺，具有极高的成形精度和成形质量，被遍及的使用于生物支架、电子元器件、机械耐热结构件等精密陶瓷件的加工范畴。虽然氧化物陶瓷的DLP制备很老练，可是SiC等非氧化陶瓷的DLP制作仍然存在困难，首要难点在于：比较于各类氧化物陶瓷，非氧化物SiC陶瓷对紫外光具有更高的折射率和吸光度。因而，在DLP成形过程中紫外光被很多反射、散射和吸收，导致浆料固化深度低难以固化成形。

  高温氧化可以使SiC粉体标明发生低折射率和低吸光度的SiO2壳层，大大下降DLP过程中紫外光能量的丢失，大幅度进步SiC浆料的固化深度，是SiC粉体的一种很好的改性办法。

  华中科技大学史玉升教授团队的吴甲民副教授等人针对SiC浆料难以光固化的难题，提出了SiC粉体的高温氧化改性，氧化改性后的SiC粉体制作的陶瓷浆料具有十分杰出的光固化作用，满意DLP 增材制作工艺制备的要求。 本文具体研讨了SiC粉体在1000 ~ 15 00℃氧化1h的成果。研讨之后发现，氧化保温时刻不变，跟着氧化温度的升高，SiC粉体的氧化程度先缓慢增大，跟着氧化温度进一步进步SiC粉体的氧化程度会大幅增大。虽然SiC粉体氧化程度随氧化温度的升高而进步，但过高的氧化温度并不利于SiC粉体的改性作用。当氧化温度为1300℃时，SiC粉体具有最佳的改性作用。此 时，SiC粉体紫外光吸收率由未氧化前的0.5065下降至0.4654，SiC浆料固化深度从未氧化前的22±4 μm进步到59±4 μm。根据上述研讨，本文成功完成了SiC陶瓷的DLP的制备。

  SiC粉体氧化前后的SEM图：(a) SiC粉体(C0); (b)-(d) 分别是1100 ℃ (C2), 1300 ℃ (C4)和1500 ℃ (C6) 氧化的粉体。

  SiC粉体的EDS图：(a)-(d)分别是C0,C2,C4和C6组粉体。

  SiC粉体外表元素剖析：(a)-(d) 分别是C0,C2,C4和C6组粉体外表元素占比剖析。

  C2, C4和C6组XPS图：(a)-(c) 全谱图; (d)-(f) Si 2p的精密图谱。

  四组粉体的FTEM图：(a) C0组粉体外表微观描摹, (a1)-(a2) 外表晶格图; (b)-(d) C2, C4和C6组粉体的外表描摹; (e) C4组粉体氧化层的EDS图。

  SiC粉体的紫外光吸收率图：(a) SiC粉体的紫外光吸收率随波长的改变; (b) SiC粉体在波长为405nm处的吸收率。

  SiC浆料的固化特性：(a) 浆料固化深度随曝光时刻的改变; (b) 不同氧化温度下的固化深度改变。

  DLP制备的杂乱结构SiC模型及实物图：(a)-(c) 杂乱结构件的数据模型; (d)-(f) 杂乱结构件的素坯。

  不同保温时刻下SiC烧结件外表与横截面的微观描摹：(a,b)1h, (c,d)2h, (e,f)3h。

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