燒結(jié)溫度對(duì)3D打印硅基陶瓷型芯表面形貌及粗糙度的影響

編號(hào)：CYYJ02839

篇名：燒結(jié)溫度對(duì)3D打印硅基陶瓷型芯表面形貌及粗糙度的影響

作者：李喬磊 顧玥 于雪華 張朝威 鄒明科 梁靜靜 李金國(guó)

關(guān)鍵詞： 光固化3D打印 陶瓷型芯 表面形貌 粗糙度

機(jī)構(gòu)： 中國(guó)科學(xué)院金屬研究所 中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院 中國(guó)科學(xué)院太空制造技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 中國(guó)科學(xué)院沈陽自動(dòng)化研究所

摘要： 單晶高溫合金空心葉片是航空發(fā)動(dòng)機(jī)的重要部件,其內(nèi)腔結(jié)構(gòu)是采用陶瓷型芯制備的。隨著航空發(fā)動(dòng)機(jī)推重比提高,型芯結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜,傳統(tǒng)制備工藝受限,光固化3D打印陶瓷型芯技術(shù)為復(fù)雜結(jié)構(gòu)型芯的制備提供了一種可行方案。為了改善光固化3D打印陶瓷型芯因臺(tái)階效應(yīng)導(dǎo)致的表面粗糙度較大的問題,本研究利用固含量體積分?jǐn)?shù)63%的硅基型芯漿料進(jìn)行光固化3D打印型芯,并在1100~1300℃對(duì)型芯素坯進(jìn)行燒結(jié),對(duì)燒成的硅基陶瓷型芯的微觀結(jié)構(gòu)、元素分布、相組成、型芯打印面和打印堆積方向的表面形貌和粗糙度進(jìn)行分析。研究發(fā)現(xiàn)型芯打印面平整,無明顯表面缺陷,1100、1200和1300℃燒結(jié)型芯的打印面粗糙度分別為1.83、1.24和1.44μm;片層堆積方向的表面有片層結(jié)構(gòu)特征,片層間出現(xiàn)微裂紋,1200℃以上燒結(jié)的型芯表面粗糙度達(dá)到空心葉片使用要求(R;≤2.0μm)。結(jié)果表明不同燒結(jié)溫度會(huì)改變型芯燒結(jié)過程中的液相含量、莫來石生成量、莫來石生成形態(tài)和顆粒間玻璃相的分布,從而對(duì)光固化3D打印硅基陶瓷型芯的表面粗糙度產(chǎn)生明顯影響。光固化3D打印陶瓷型芯技術(shù)結(jié)合燒結(jié)工藝能制備出滿足先進(jìn)空心葉片用硅基陶瓷型芯表面要求的粗糙度。