[发明专利]一种基于纤维增强陶瓷先驱体3D打印技术的陶瓷复合材料成形方法

摘要

一种基于纤维增强陶瓷先驱体3D打印技术的陶瓷复合材料成形方法。采用3D打印技术，结合纤维增强复合材料技术，以及先驱体裂解、聚合物浸渍裂解(PIP)、高温烧结等工艺实现了陶瓷材料的3D打印及成形。首先在打印过程中，将增强纤维和陶瓷先驱体基体材料同时送入打印头，陶瓷先驱体通过加热熔融和增强纤维混合形成含陶瓷元素的高分子复合材料，再将其挤压打印，得到陶瓷先驱体坯体，再经过先驱体裂解、浸渍、高温烧结等工艺将陶瓷先驱体转化为陶瓷零件。使用该方法更容易得到具有良好韧性、高强度、耐高温性能的陶瓷零件，可实现具有复杂结构的陶瓷零件的快速制造。

主权项

一种基于纤维增强陶瓷先驱体3D打印技术的陶瓷复合材料成形方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一，增强纤维供给到3D打印头，同时，陶瓷先驱体和高含碳量热塑性复合材料通过导向管供给到3D打印头，打印头处的加热装置使陶瓷先驱体和高含碳量热塑性复合材料处于熔融状态；步骤二，程序控制二维运动平台，带动3D打印头在工作台上，按照当前层模型的截面数据运动，进行零件3D打印；步骤三，增强纤维与熔融的陶瓷先驱体和高含碳量热塑性复合材料混合形成含陶瓷元素的高分子复合材料，并且从喷嘴出口被挤出，粘附在工作台上，冷却沉积后，随着二维运动平台的运动而不断打印出当前截面；步骤四，当完成模型当前一层的截面后，升降装置将带着工作台一起下降一个分层厚度；步骤五，重复步骤二至步骤四，直至零件完成，得到陶瓷先驱体坯体；步骤六，对打印的陶瓷先驱体坯体在所需的环境气氛下进行热裂解处理，陶瓷先驱体坯体转化为陶瓷；步骤七，对裂解后的零件浸渍有机聚合物先驱体，并交联固化或晾干；步骤八，对浸渍晾干零件进行高温烧结；步骤九，重复步骤七至步骤八2～3次，使陶瓷零件致密化，即完成基于纤维增强陶瓷先驱体3D打印技术的陶瓷复合材料成形。