[发明专利]基于选择性激光烧结陶瓷基复杂结构件的制备方法

说明书

本发明公开了一种基于选择性激光烧结陶瓷基复杂结构件的制备方法，包括步骤：1)制备素坯；2)装模；3)干压处理；4)烧结。该制备方法采用间接选择性激光烧结技术成型陶瓷基素坯，然后置于模具中，在陶瓷基素坯的内部孔隙和外表面填充低压缩性粉体，限制了陶瓷基素坯在外力作用下发生坍塌的破坏。由于填充的低压缩性粉体的压缩性低于陶瓷基素坯，在机械载荷的作用下，外力通过填充的低压缩性粉体从各方向均匀传递给陶瓷基素坯，使得坯体内颗粒与颗粒之间相互靠近，孔隙率降低，致密度提高，在高温固相或液相烧结过程中，坯体内颗粒与颗粒之间相互粘结形成骨架，晶粒生长，孔隙进一步减小，形成致密的陶瓷基复杂结构复合材料零件。

技术领域

本发明涉及由粉末制造特殊形状的工件技术领域，特别涉及一种基于选择性激光烧结陶瓷基复杂结构件的制备方法。

背景技术

选择性激光烧结(SLS)技术因其具有成型速率快、可制备复杂形状的零件，成型精度较高等优点，在三维成型复杂结构陶瓷/金属零件中具有良好的应用前景。利用SLS技术直接制备复杂陶瓷/金属零件需要很高的烧结温度，目前主要采用间接SLS技术通过熔融熔点较低的粘结剂来成型复杂结构零件，但得到的素坯及烧结体孔隙率和强度都很低，不能满足实际应用的要求，必须对素坯进行致密化处理以提高其烧结体的物理力学性能。

采用冷等静压致密化处理间接SLS技术成型的零件坯体虽然机械性能有较大提高，但是坯体表面平整度降低，对于内部复杂(具有腔、洞结构)的零件难以处理，且对于小规模生产而言冷等静压成本较高。

发明内容

由于现有技术存在难以以较低成本制备高性能、内部结构复杂的零件的问题，本技术方案旨在提供一种基于选择性激光烧结陶瓷基复杂结构件的制备方法，增设干压处理，使得间接SLS技术能够以较低成本制备高性能、内部结构复杂的零件。

所述基于选择性激光烧结陶瓷基复杂结构件的制备方法，具体按以下步骤实现：

1)制备素坯：采用间接法选择性激光烧结技术成型陶瓷基素坯；

2)装模：将陶瓷基素坯置于干压模具中，然后以低压缩性粉体填充陶瓷基素坯内部空间及包覆陶瓷基素坯外表面；

3)干压处理：采用压力机对干压模具进行干压，然后取出干压后陶瓷基素坯，清除干压后陶瓷基素坯表面及内部填充的低压缩性粉体，得到待烧结陶瓷基素坯；

4)烧结：对待烧结陶瓷基素坯进行排胶烧结，然后进行清洗，得到陶瓷基复杂结构件。

本发明的原理及优点：

一、采用间接选择性激光烧结技术成型陶瓷基素坯，然后置于模具中，在陶瓷基素坯的内部孔隙和外表面填充低压缩性粉体，限制了陶瓷基素坯在外力作用下发生坍塌的破坏。由于填充的低压缩性粉体的压缩性低于陶瓷基素坯，在机械载荷的作用下，外力通过填充的低压缩性粉体从各方向均匀传递给陶瓷基素坯，使得坯体内颗粒与颗粒之间相互靠近，孔隙率降低，致密度提高，在高温固相或液相烧结过程中，坯体内颗粒与颗粒之间相互粘结形成骨架，晶粒生长，孔隙进一步减小，形成致密的陶瓷基复杂结构件。

二、本发明工艺简单，生产效率高，成本低，成型精度为±0.2mm，可制备复杂结构，尤其是内部复杂结构的陶瓷基复合材料。

三、本发明可以制备Al₂O₃陶瓷点阵等复杂结构，并具备较高的力学性能，而采用冷等静压后处理不能制备这种复杂结构，且不采用致密化处理的陶瓷坯体直接烧结后开裂严重，不能成型。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单说明。显然，所描述的附图只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他设计方案和附图。

图1是实施例1的步骤1)制得的陶瓷基素坯结构示意图；