[发明专利]一种非氧化物陶瓷及其制备方法

说明书

本发明属于超高温陶瓷技术领域，公开了一种非氧化物陶瓷及其制备方法，所述非氧化物陶瓷是将Al粉和非氧化物陶瓷粉混合，得到Al粉包裹非氧化物陶瓷粉混合粉体；将混合粉体暴露在空气中，使Al表面形成致密的氧化膜，再加入稀土氧化物Re₂O₃和光敏树脂，采用DLP光固化成型，经过450～500℃脱脂，在1700～2100℃烧结制得。本发明通过利用金属Al包裹非氧化物陶瓷粉，形成的混合粉体表面形成一层致密氧化膜，再通过光固化技术制备复杂形状非氧化物陶瓷。

技术领域

本发明属于陶瓷材料技术领域，更具体地，涉及一种非氧化物陶瓷及其制备方法。

背景技术

非氧化物陶瓷材料作为一种结构材料，具有优异的力学性能，例如高硬度、高强、耐磨、耐高温、物理化学稳定性等优异性能，可广泛应用于结构件、刀具切削、航空航天等方面，但是正因为其优异的力学性能限制了其加工多样化，对于复杂形状的陶瓷材料依靠传统的加工工艺无法得到。考虑到其巨大的应用场景，亟待开发一种可实现任意复杂形状的陶瓷材料的成型。

目前，非氧化物陶瓷成型工艺有：注射成型、注凝成型、压滤成型、压力成型、凝胶注模成型等。但是这些技术难以满足对个性化、精细化、轻量化和复杂化的高端产品快速制造的需求，限制了高性能陶瓷产品的开发与应用。虽然目前增材制造已经应用于陶瓷成型，其中，比较成熟的技术主要是3D打印光固化成型，但光固化成型主要可用于氧化物陶瓷，由于非氧化物陶瓷与光敏树脂的折射率相差较大，对于非氧化物陶瓷的光固化成型具有较大的挑战。因此，急需寻求一种可通过光固化成型实现非氧化物陶瓷的制备。

发明内容

为了解决上述现有技术存在的不足和缺点，提供一种非氧化物陶瓷。

本发明的另一目的在于提供上述非氧化物陶瓷的制备方法。该通过利用金属Al包裹非氧化物陶瓷粉，形成的混合粉体表面形成一层致密氧化膜，再通过光固化技术制备复杂形状非氧化物陶瓷。

本发明的目的通过下述技术方案来实现：

一种非氧化物陶瓷，所述非氧化物陶瓷是将Al粉和非氧化物陶瓷粉混合，得到Al粉包裹非氧化物陶瓷粉混合粉体；将混合粉体暴露在空气中，使Al表面形成致密的氧化膜，再加入稀土氧化物Re₂O₃和光敏树脂，采用DLP光固化成型，经过450～500℃脱脂，在1700～2100℃烧结制得。

优选地，所述非氧化物陶瓷粉：Al的摩尔比为(20～200)：1。

优选地，所述非氧化物陶瓷粉为SiC、Si₃N₄、TiB₂、ZrB₂、HfB₂、TiC、ZrC、TiN、ZrN或TiCN中一种以上。

优选地，所述混合的时间为2～40h；所述烧结的时间为1～10h。

优选地，所述光敏树脂包括单体、低聚物、光引发剂、光敏剂、增感剂和消泡剂；所述单体、低聚物、光引发剂、光敏剂、增感剂和消泡剂的质量比为(2～18)：(2～18)：(0.02～1)：(0.02～1)：(0.02～1)：(0.02～1)。

优选地，所述单体为已二醇二丙烯酸酯、烷氧基丙烯酸酯、聚氨酯二丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯、聚氨酯六丙烯酸酯、季戊四醇丙烯酸酯或三丙二醇二丙烯酸酯中的一种以上；

所述低聚物为丙烯酸酯、丙烯酸胺或硅烷丙烯酸酯中的一种以上；

所述光引发剂为(2,4,6-三甲基苯甲酰基)二苯基氧化膦、苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦、2,4,6-三甲基苯甲酰基磷酸乙酯、双2,6-二氟-3-吡咯苯基二茂铁、2-异丙基硫杂蒽酮、4-苯基二苯甲酮或2-苯基苄-2-二甲基胺-1-(4-吗啉苄苯基)丁酮中的一种以上；