碳化硅陶瓷及其复合材料的3D打印与微结构设计
发布时间：2021-02-13 22:18
碳化硅陶瓷是重要的结构材料,在工业生产与高技术领域有着广泛的应用。然而传统的碳化硅陶瓷加工成型技术在制备陶瓷素坯的过程中需要使用模具,使得整个生产周期耗时长、成本高,在制造形状复杂、复合结构的陶瓷部件上存在较大的限制。陶瓷3D打印技术的出现颠覆了传统的陶瓷制造模式,在复杂结构和复合性能陶瓷部件的制造、一体化成型、轻量化设计、缩短研发周期和降低产品成本等方面具有巨大的发展潜力。直写成型技术与光固化成型技术分别因其工艺简单、材料适用性广和成型精度高的优点受到广泛的研究和关注。本课题基于3D打印技术结合反应熔渗烧结提出了两种制备碳化硅陶瓷复合材料的新方式。首先,进行了直写成型用碳化硅复合浆料的制备。采用添加粘结剂提高浆料模量的策略,以海藻酸钠作为粘结剂,碳化硅粉体、短切碳纤维和炭黑为原料制备了具有剪切变稀行为的水基碳化硅陶瓷浆料。2%海藻酸钠溶液制备的浆料模量最高,具有最好的粘结性能。炭黑添加量不影响浆料的粘度;炭黑含量为15vol%时,浆料初始模量最高。随着短切碳纤维含量的增加,浆料粘度减小,剪切应力先增后降;短切碳纤维含量为25vol%时的浆料粘度最低。不同炭黑与短切碳纤维添加量的浆料均...
【文章来源】：上海大学上海市 211工程院校
【文章页数】：95 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
三种主要SiC晶体结构（3C、4H、6H）示意图
图 1.2 碳化硅陶瓷的应用领域：（a）发动机叶片；（b）火箭喷嘴；（c）防弹护甲；（d）射镜；（e）发光二极管；（f）半导体功率器件；（g）轴承；（h）密封套件；（i）热交换管Fig. 1.2Application of SiC ceramics: (a) engine blades; (b) rocket nozzles; (c) armor; (d)Optical mirror; (e) light-emitting diodes; (f) semiconductor power devices; (g) bearings;(h) sealing kits; (i) heat exchange tubesSiC 陶瓷是近年来得到广泛关注的先进结构陶瓷材料。利用 SiC 高热导率的高温热交换管可以显著节省化工冶金设备的能源耗损，提高集热、换热速率 SiC 材料制造的耐磨、耐损机械研磨部件已经应用于各种合金和玻璃的超精工。另外，SiC 基复合材料在飞机涡轮叶片、火箭喷嘴、以及重型装甲车和护甲等航天和军事等特殊领域也有着实际的应用。碳化硅陶瓷作为新一代轻量化光学反射镜片的重点发展材料，与金属铍、玻璃等传统的反射镜材料相比，密度更低、比刚度更高、热膨胀率更小，在
图 1.3 3D 打印技术的应用领域：（a）微流体器件；（b）食品；（c）生物医学；（d）建筑材料；（e）航空部件；（f）教育模型[8-11]Fig. 1.3Application fields of 3D printing technology: (a) microfluidic devices; (b) food;(c) biomedicine; (d) building materials; (e) aviation components; (f) educational models;1.2.1 三维打印技术（3DP）Sach 最早提出了三维打印技术（Three Dimensional Printing，3DP），三维打印技术是粉末床和液体粘结剂相结合的成型方式。如图 1.4 所示[12]，将粉末物料送入平台，通过打印喷头喷出水基液体粘结剂，将粉末状颗粒粘结聚合成二维图形，接着工作台下移，辊轴铺平粉末层，重复上述过程得到所需的零件。3DP 打印用陶瓷粉体的性能对打印坯体的质量影响显著。陶瓷粉体的粒径越小，球形度越高，其流动性越差，而打印精度则越高；相反，使用粒径大的粉体则流动性会[19]
【参考文献】：
期刊论文
[1]碳化硅陶瓷热压烧结性能的研究[J]. 王晓刚,崔佳,刘银波,吴行健,王嘉博. 中国陶瓷. 2014(04)
[2]陶瓷浆料光固化快速成形特性研究及其工程应用[J]. 周伟召,李涤尘,陈张伟,卢秉恒. 航空制造技术. 2010(08)
[3]反应烧结碳化硅的研究与进展[J]. 王艳香,谭寿洪,江东亮. 无机材料学报. 2004(03)
[4]反应烧结碳化硅研究进展[J]. 武七德,洪小林,黄代勇. 硅酸盐通报. 2002(01)
[5]SiC材料氧化行为研究进展[J]. 周秋生,李小斌,熊翔,刘业翔. 材料科学与工程. 2000(03)
[6]碳化硅陶瓷的发展与应用[J]. 佘继红,江东亮. 陶瓷工程. 1998(03)
[7]反应烧结碳化硅陶瓷材料的研究[J]. 江东亮,潘振甦,李雨林,黄玉珍. 无机材料学报. 1988(02)
[8]碳化硅工程陶瓷[J]. 江东亮. 硅酸盐学报. 1978(03)
硕士论文
[1]碳化硅粉末激光选区烧结/冷等静压复合工艺及其后处理研究[D]. 夏思婕.华中科技大学 2016
本文编号：3032657
【文章来源】：上海大学上海市 211工程院校
【文章页数】：95 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
三种主要SiC晶体结构（3C、4H、6H）示意图
图 1.2 碳化硅陶瓷的应用领域：（a）发动机叶片；（b）火箭喷嘴；（c）防弹护甲；（d）射镜；（e）发光二极管；（f）半导体功率器件；（g）轴承；（h）密封套件；（i）热交换管Fig. 1.2Application of SiC ceramics: (a) engine blades; (b) rocket nozzles; (c) armor; (d)Optical mirror; (e) light-emitting diodes; (f) semiconductor power devices; (g) bearings;(h) sealing kits; (i) heat exchange tubesSiC 陶瓷是近年来得到广泛关注的先进结构陶瓷材料。利用 SiC 高热导率的高温热交换管可以显著节省化工冶金设备的能源耗损，提高集热、换热速率 SiC 材料制造的耐磨、耐损机械研磨部件已经应用于各种合金和玻璃的超精工。另外，SiC 基复合材料在飞机涡轮叶片、火箭喷嘴、以及重型装甲车和护甲等航天和军事等特殊领域也有着实际的应用。碳化硅陶瓷作为新一代轻量化光学反射镜片的重点发展材料，与金属铍、玻璃等传统的反射镜材料相比，密度更低、比刚度更高、热膨胀率更小，在
图 1.3 3D 打印技术的应用领域：（a）微流体器件；（b）食品；（c）生物医学；（d）建筑材料；（e）航空部件；（f）教育模型[8-11]Fig. 1.3Application fields of 3D printing technology: (a) microfluidic devices; (b) food;(c) biomedicine; (d) building materials; (e) aviation components; (f) educational models;1.2.1 三维打印技术（3DP）Sach 最早提出了三维打印技术（Three Dimensional Printing，3DP），三维打印技术是粉末床和液体粘结剂相结合的成型方式。如图 1.4 所示[12]，将粉末物料送入平台，通过打印喷头喷出水基液体粘结剂，将粉末状颗粒粘结聚合成二维图形，接着工作台下移，辊轴铺平粉末层，重复上述过程得到所需的零件。3DP 打印用陶瓷粉体的性能对打印坯体的质量影响显著。陶瓷粉体的粒径越小，球形度越高，其流动性越差，而打印精度则越高；相反，使用粒径大的粉体则流动性会[19]
【参考文献】：
期刊论文
[1]碳化硅陶瓷热压烧结性能的研究[J]. 王晓刚,崔佳,刘银波,吴行健,王嘉博. 中国陶瓷. 2014(04)
[2]陶瓷浆料光固化快速成形特性研究及其工程应用[J]. 周伟召,李涤尘,陈张伟,卢秉恒. 航空制造技术. 2010(08)
[3]反应烧结碳化硅的研究与进展[J]. 王艳香,谭寿洪,江东亮. 无机材料学报. 2004(03)
[4]反应烧结碳化硅研究进展[J]. 武七德,洪小林,黄代勇. 硅酸盐通报. 2002(01)
[5]SiC材料氧化行为研究进展[J]. 周秋生,李小斌,熊翔,刘业翔. 材料科学与工程. 2000(03)
[6]碳化硅陶瓷的发展与应用[J]. 佘继红,江东亮. 陶瓷工程. 1998(03)
[7]反应烧结碳化硅陶瓷材料的研究[J]. 江东亮,潘振甦,李雨林,黄玉珍. 无机材料学报. 1988(02)
[8]碳化硅工程陶瓷[J]. 江东亮. 硅酸盐学报. 1978(03)
硕士论文
[1]碳化硅粉末激光选区烧结/冷等静压复合工艺及其后处理研究[D]. 夏思婕.华中科技大学 2016
本文编号：3032657
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/shengwushengchang/3032657.html
最近更新
教材专著
