直寫成型用碳化硅漿料及其流變性能研究

王小鋒， 陳洪鈞， 周紅莉， 彭超群， 王日初， 曾婧

（中南大學，a.材料科學與工程學院； b.冶金與環境學院，長沙 410083）

SiC是一種結構陶瓷材料，具有優異的機械性能（高強度和高硬度）[1-2]、熱學性能[3]（高熱導率和低膨脹系數）和化學性能[4]（耐磨損和抗腐蝕），即使在極端的環境下該材料也能發揮作用，在汽車配件[5]、生物醫學[6]、航空航天[7]等領域中均具有重要的應用價值和潛力。傳統的陶瓷加工成型技術主要有注射成型、等靜壓成型和注漿成型[8-11]等，這些制備方式都需要使用模具獲得陶瓷素坯，因此這些制備方式都具有生產周期長、成本高且難以制造相對復雜結構的陶瓷等缺點。如何實現陶瓷部件的高效率結構設計與制備已成為工業生產的迫切需求。

3D打印由于具有高精度、能夠制造復雜結構、生產成本低和生產周期短等優點而被陶瓷材料制造領域所青睞[12]。各種利用3D打印制備三維陶瓷結構的方法被提出，其中包括立體光刻（SLA）[13]、黏結劑噴射打印技術（3DP）[14]、選擇性激光熔化（SLM）技術[15-16]以及直寫成型技術（DⅠW）[16-17]。直寫成型技術是一種靈活性高、成本低且適合大規模生產的3D打印技術，它基于穩定流變性能的SiC漿料的基礎上，將其依照預先設計的打印規劃路徑進行逐層打印從而獲得三維陶瓷結構[16-17]。SiC漿料的配制是直寫成型工藝制備SiC陶瓷零件的基礎，其流變性能直接影響直寫成型SiC坯體的成型效果和精度。用于直寫成型的SiC漿料應滿足均勻分散、流變性能可控、黏彈性適中以及較高的固相含量等特征。……