方案摘要
方案下载应用领域 | 材料 |
检测样本 | 3D打印材料 |
检测项目 | |
参考标准 | 无 |
3D打印在陶瓷成型中的应用,为Si3N4/β-SiAlON复合陶瓷的制备提供了一种新的制备方法。其中,光聚合3D打印技术具有很高的准确性,被广泛用于制造几何复杂的陶瓷。但当大量的陶瓷粉末添加到光敏树脂体系中,由于静电力和范德华力,陶瓷颗粒的团聚是不可避免的,颗粒团聚将降低陶瓷浆料的稳定性。为了解决上述技术问题,我们提供了用TRILOS三辊机和混料脱泡机均匀分散Si3N4/β-SiAlON复合陶瓷浆料的方法。
高温透波材料作为一种多功能介质,广泛应用于飞机无线系统,可在恶劣环境中确保飞机正常运行。对飞机马赫数的改进对天线罩的性能提出了更高的要求。因此,新型多功能宽带透波材料的研制成为当务之急。宽带透波材料的研究最初聚焦在聚合物材料上,但是这些材料不适用于高马赫数。随着研究的不断深入,氮化物材料如Si3N4、BN、Si-B-O-N、 Si-Al-O-N等由于其具有高强度、耐高温、耐雨水侵蚀、低介电常数和抗氧化性,成为了潜在的宽带透波材料。在这些材料中,Si3N4陶瓷表现出优异的机械性能,但其介电常数也更高。为了减少Si3N4陶瓷的介电常数,可将具有优异高温稳定性和低介电常数的材料,如β-SiAlON添加到Si3N4陶瓷中。然而,生产很大的复杂部件受到高加工成本的制约。因此,优化陶瓷成型工艺,降低成本对制备高强度和低介电常数的Si3N4基陶瓷透波材料非常重要。
图1
3D打印在陶瓷成型中的应用,为Si3N4/β-SiAlON复合陶瓷的制备提供了一种新的制备方法。其中,光聚合3D打印技术具有很高的准确性,被广泛用于制造几何复杂的陶瓷。但当大量的陶瓷粉末添加到光敏树脂体系中,由于静电力和范德华力,陶瓷颗粒的团聚是不可避免的,颗粒团聚将降低陶瓷浆料的稳定性。为了解决上述技术问题,我们提供了用TRILOS三辊机和混料脱泡机均匀分散Si3N4/β-SiAlON复合陶瓷浆料的方法。三辊机的主要作用是依靠压力和剪切力来克服浆料的内聚力,达到粉碎和分散浆料的目的。
图2
图2显示了Si3N4/β-SiAlON复合陶瓷的制备过程。
1. 将丙烯酸树脂和玛瑙球放入罐子中,氧化改性的Si3N4、Al2O3、Y2O3粉末(92 wt.% Si3N4和8 wt.% Al2O3-Y2O3)和分散剂随后分批加入,用球磨机在300r/min的速度下研磨8小时。
2. 将光引发剂(树脂的1wt.%)加入球磨机中研磨1小时。
3. 将触变剂(粉末的4 wt.%)加入浆料中,并使用TRILOS PM300V混料脱泡机在1800 rpm下混合。
4. 混合后的浆料用TRILOS TR80A三辊机分散,得到均匀分散的浆料。
5. 在-100 kPa的真空下,用TRILOS PM300V混料脱泡机处理浆料,去除气泡。
6. 将浆料进行印刷,然后脱脂和烧结处理。
烧结后的Si3N4/β-SiAlON复合陶瓷的抗弯强度如图3所示。可以看出,随着烧结温度的升高,抗弯强度先增加后降低,在1780℃时达到峰值(236±16 MPa),介电常数为4.83,且损耗切线始终保持低于0.03。表明采用TRILOS三辊机和混料脱泡机,可制得具有优异透波性的Si3N4/β-SiAlON复合陶瓷。
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