[发明专利]原位生成莫来石晶须增强的硅基陶瓷型芯及其3D打印制备方法

权利要求书

1.一种原位生成莫来石晶须增强的硅基陶瓷型芯的3D打印制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：

1）按照型芯料浆的组成准备各原料并将其混合均匀以形成型芯料浆；所述型芯料浆包括陶瓷芯料和光固化树脂，其中，所述陶瓷芯料包括80-95wt%的石英玻璃粉、3-12 wt%的γ-氧化铝粉和2-8%的三氟化铝粉；

2）采用光固化3D打印方法将型芯料浆成型为型芯素坯；

3）将型芯素坯烧结并利用三氟化铝促使γ-氧化铝和石英玻璃原位反应生成的莫来石晶核定向生长为莫来石晶须；

4）将烧结后的型芯素坯浸泡于硅酸乙酯水解液中，在负压环境下使硅酸乙酯水解液渗透进入型芯素坯的孔隙，然后干燥获得原位生成莫来石晶须增强的硅基陶瓷型芯。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述光固化树脂占陶瓷芯料的20-40wt%。

3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，步骤3）中的烧结制度包括：将型芯素坯升温至150-250℃保温2-4h，再升温至400-600℃保温2-4h，继续升温950-1050℃保温2-4h，然后升温至1150-1250℃下保温2-4h；最后随炉冷却至室温后出炉；优选地，升温速度为30-60℃/ h。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的制备方法，其特征在于，将型芯素坯在无水乙醇中浸泡直至去除多余的未固化树脂。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法还包括：烧结前将型芯素坯光固化1-5h以实现二次固化。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的制备方法获得的原位生成莫来石晶须增强的硅基陶瓷型芯，其特征在于，所述硅基陶瓷型芯的室温弯曲强度为51-60 MPa，在1500℃的高温抗弯强度为36-45MPa，在1500℃的高温挠度为0.18-0.28mm。

7.根据权利要求6所述的硅基陶瓷型芯，其特征在于，所述硅基陶瓷型芯的表面粗糙度Ra低于3.2μm。

8.根据权利要求6或7所述的硅基陶瓷型芯，其特征在于，所述硅基陶瓷型芯包括硅基陶瓷型芯基体和作为增强相原位引入的莫来石晶须；所述莫来石晶须是由包含石英玻璃粉、γ-氧化铝和三氟化铝的型芯浆料成型为待烧结的型芯素坯并在烧结过程中利用三氟化铝促使γ-氧化铝和石英玻璃反应生成的莫来石晶核定向生长而成。

9.根据权利要求8所述的硅基陶瓷型芯，其特征在于，所述莫来石晶核沿c 轴方向生长。