SiC零件的激光選區(qū)燒結及反應燒結后處理工藝關鍵技術研究.pdf

1、碳化硅陶瓷具有高強度、高硬度、低密度、良好的化學穩(wěn)定性和優(yōu)良的高溫性能，在航空航天、石油化工、核能等領域應用廣泛。但碳化硅陶瓷熔點高、脆性大的特點給其零件的成形、加工帶來了很多困難，尤其對于復雜形狀的零件，傳統(tǒng)方法很難甚至無法成形。本文著重研究碳化硅陶瓷的激光選區(qū)燒結/反應燒結復合成形及其后處理工藝，主要研究內(nèi)容如下：
　　闡述了碳化硅陶瓷SLS成形機理，由于碳化硅的熔點高達3000℃，需通過低熔點粘接劑SLS成形。選用高分子材料

2、作為粘接劑，其對CO2激光器的吸收率可達96％，遠遠高于YAG激光器，CO2激光器更適于高分子-碳化硅粉末的SLS成形。對不同的高分子材料進行分析對比，選擇出適合SLS成形的粘接劑材料：酚醛樹脂2123。對制備方法的優(yōu)缺點進行了對比，采用機械混合法制備了酚醛樹脂-SiC混合粉末。
　　研究了工藝參數(shù)對SLS成形質(zhì)量的影響，對粘接劑含量、SLS工藝進行了優(yōu)化。碳化硅粉末成形的粘接劑酚醛樹脂2123含量至少為16wt.%，當酚醛樹脂2

3、123含量為30wt.%的碳化硅粉末SLS成形的坯體強度較高。對添加固化劑烏洛托品（六亞甲基四胺）和粘接劑酚醛樹脂的碳化硅粉末SLS工藝參數(shù)進行了優(yōu)化，當激光能量密度為0.04J/mm2，在激光功率、掃描速度、掃描間距、單層厚度分別為8W、2000mm/s、0.1mm、0.15mm時，碳化硅SLS坯體的相對密度達到31.9%。探究了提高成形件質(zhì)量的方法，通過提高預熱溫度、控制冷卻速度、較少的粘接劑含量、較小的激光能量密度可以減少翹曲的發(fā)

4、生。
　　根據(jù)粘接劑TG曲線制定了相應的中溫碳化曲線，可以有效地保證碳化過程穩(wěn)定進行，并保持試樣的形狀完整，避免試樣的開裂。在1500℃的高溫滲硅之后，對滲硅后碳化硅陶瓷試樣進行了物相分析、斷口形貌分析、性能分析以及收縮率分析，試樣最終的相對密度達到86.66%，彎曲強度達到81.0MPa。
　　本文通過對碳化硅陶瓷的激光選區(qū)燒結/反應燒結復合成形及其后處理工藝的研究表明，采用SLS/RBCS復合工藝制造復雜形狀的碳化硅零件