氮化硅的選區(qū)激光燒結(jié)成型研究

曹　沖,沈景鳳,張培志,郭方全,祁　海

(1.上海理工大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院,上海　200093;2.上海材料研究所,上海　200437)

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氮化硅的選區(qū)激光燒結(jié)成型研究

曹沖1,2,沈景鳳1,張培志2,郭方全2,祁海2

(1.上海理工大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院,上海200093;2.上海材料研究所,上海200437)

摘要應(yīng)用陶瓷粉末的選區(qū)激光燒結(jié)(SLS)成型原理,以氮化硅(Si3N4)和環(huán)氧樹(shù)脂(EP)為材料,采用機(jī)械混合的方法制備SLS用Si3N4陶瓷粉末,測(cè)試其流動(dòng)性和松裝密度,進(jìn)行選區(qū)激光燒結(jié)實(shí)驗(yàn)并制備試件。采用掃描電子顯微鏡觀察燒結(jié)件的微觀形貌,測(cè)試其三點(diǎn)抗彎強(qiáng)度。結(jié)果表明,優(yōu)化Si3N4和EP粉末的粒徑級(jí)配可有效增大鋪粉密度、燒結(jié)件的致密度和強(qiáng)度。粉末粒徑接近單層厚度時(shí)燒結(jié)件易發(fā)生移動(dòng)和翹曲,粒徑<40 μm時(shí),粉末易于粘附鋪粉輥。

關(guān)鍵詞選區(qū)激光燒結(jié);機(jī)械混合;粘結(jié)劑;氮化硅陶瓷

氮化硅是一種典型的高溫結(jié)構(gòu)陶瓷,以其本身所具備的高硬度、高強(qiáng)度、高耐磨性及良好的防腐性能,在石油、化工、機(jī)械、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。傳統(tǒng)工藝陶瓷成型方法如:可塑法成型、注漿法成型和壓制法成型等適合制備形狀簡(jiǎn)單的零件,形狀復(fù)雜的零部件成型難度大,廢品率高[1]。借助選取激光燒結(jié)技術(shù)可制作形狀復(fù)雜的陶瓷零件素坯,再經(jīng)過(guò)脫脂、浸滲、高溫?zé)Y(jié)等后處理方法得到滿(mǎn)足一定強(qiáng)度要求的零部件。通過(guò)選區(qū)激光燒結(jié)技術(shù)制備陶瓷零件可實(shí)現(xiàn)零件的近凈成形,縮短制造周期,降低制造成本[2]。

選區(qū)激光燒結(jié)成型技術(shù)(Selective Laser Sintering,SLS)采用軟件離散-材料堆積的原理實(shí)現(xiàn)零件的成型。……