浆料固相含量对数字光处理成形Si3N4陶瓷性能的影响

作者：李萌; 黄海露; 吴甲民^*; 刘春磊; 吴亚茹; 张景贤; 史玉升

来源：无机材料学报, 2022, 37(03): 310-316.

• Si3N4
• 数字光处理
• 固相含量
• 相对密度
• 抗弯强度

随着科技的不断发展, Si3N4陶瓷在航空、机械、生物医疗等高新领域发挥着越来越重要的作用。本工作采用包覆助烧剂Al2O3-Y2O3后的Si3N4粉体为原材料,利用数字光处理(Digital light processing, DLP)技术成功制备出Si3N4陶瓷,并系统研究了浆料固相含量对Si3N4陶瓷浆料、DLP成形Si3N4陶瓷素坯和陶瓷性能的影响。研究表明,浆料固相含量低于40.0%(体积分数)时,浆料在30 s–1剪切速率下的粘度均小于2 Pa·s,可用于DLP成形。在这种情况下,浆料的单层固化深度随浆料固相含量的增加而减小。随着浆料固相含量的增大,DLP成形Si3N4陶瓷的相对密度和抗弯强度先升高后降低。固相含量为37.5%(体积分数)的样品获得最大的相对密度和抗弯强度,分别为89.8%和162.5MPa,较固相含量为32.5%(体积分数)的样品分别提升了10%和16%。本研究通过对陶瓷浆料性能的优化,提升了DLP成形Si3N4陶瓷的性能,为Si3N4等非氧化物陶瓷光固化成形奠定了实验基础。

• 单位
  华中科技大学; 中国科学院上海硅酸盐研究所; 材料成形与模具技术国家重点实验室; 高性能陶瓷和超微结构国家重点实验室