[发明专利]利用分层实体快速成型制造碳化硅陶瓷零件的工艺方法

摘要

该发明提出了一种利用分层实体制造(LOM)快速成型技术制造碳化硅陶瓷复合材料零件的工艺方法，其将快速成型技术易于制造形状复杂零件的特点和反应烧结碳化硅技术相结合，克服了传统工艺的缺陷，可以解决复杂形状的陶瓷结构件制造难题。主要方法为：根据分层实体制造原理，以卷筒纸作为制件成型材料，以酚醛树脂作为粘结剂，通过快速成型工艺制成原型，通过热解工艺转化为三维碳支架。然后进行高温渗硅，硅在碳支架上进行原位反应形成碳化硅陶瓷及其复合材料构件。该方法实现了复杂形状碳化硅陶瓷构件的无模制造。

主权项

1.一种利用分层实体快速成型制造碳化硅陶瓷零件的工艺方法，以纸和酚醛树脂为原料，其特征在于，具体包括下列步骤：1)根据实际要求，构造制件的三维数据模型，并将数据模型转化为STL格式文件；2)用快速成型机自身的分层软件做分层处理，并将处理数据导入制造程序中；3)选用醇溶性的酚醛树脂作为粘结剂，卷纸作为成型材料；4)用快速成型机制造出纸质前驱体快速原型；5)将纸质前驱体快速原型放入烘干箱中进行后期固化，烘干起始温度为60℃，每10小时将温度升高20℃，直至温度升到120℃时停止，取出进行碳化，得到纸质前驱体快速原型制件；6)将得到的纸质前驱体快速原型制件放入氮气氛热解炉3中碳化，升温速度：每小时100℃，碳化温度：800℃～1000℃，保温时间为：1～2h，然后随炉冷却至室温取出，得到制件的三维碳支架；7)制件的三维碳支架放入石墨坩锅2并用Si粉4包埋，硅与三维碳支架重量比为3∶1，然后放进真空高温炉5中加热，升温速度：每小时600℃，反应温度：1450℃～1550℃，保温时间为：0.5～1h，再升至1650℃，抽真空排Si 20～30min，随炉冷却至室温取出，即可获得碳化硅陶瓷复合材料的成型制件。