[发明专利]一种3D打印SiC芯材及高致密玻璃碳封装燃烧室的制备方法

摘要

一种3D打印SiC芯材及高致密玻璃碳封装燃烧室的制备方法，其特征在于包括以下步骤：（1）用CATIA软件建模，并保存为数据文件；（2）将SiC粉与聚碳硅烷有机粘结剂均匀混合放入3D打印机的粉末缸；（3）向3D打印机的成型腔内通入保护气体；（4）用铺粉辊在工作台面上均匀铺上一层混合粉末，预热工作台至60~80℃；（5）进行选择性烧结，直到堆积成三维的多孔SiC陶瓷燃烧室芯模；（6）取出实体零件，放入真空高温热解炉中焙烧；（7）在多孔SiC陶瓷燃烧室芯模的内外表面缠绕碳纤维预浸布作为纤维外壳层；（8）将预制体放入高温裂解炉中热解；（9）将处理后的预制体放入装有酚醛树脂溶液的真空压力浸渍罐中加压浸渍；（10）将处理后的预制体放入控温马弗炉中进行缓慢固化；（11）固化后，将碳纤维编织件放入高温裂解炉中，缓慢升温得到玻璃碳基体。

主权项

1.一种3D打印SiC芯材及高致密玻璃碳封装燃烧室的制备方法，其特征在于包括以下步骤：（1）用CATIA作图软件设计出喷管的三维实体模型，运用程序手段将三维实体模型进行二维化处理得到实体模型的多层二维剖面，并保存为数据文件，将数据文件关联到选择性激光熔化快速成型系统上；（2）将SiC粉与聚碳硅烷有机粘结剂均匀混合放入3D打印机的粉末缸，有机粘接剂占混合物总量的质量百分比为2％～8％，所述聚碳硅烷有机粘结剂为质量分数为35%~55%的酒精溶液，所述SiC粉粒径为50μm ~150μm；（3）向3D打印机的成型腔内通入氩气，作为保护气体，压力为500Pa；（4）用铺粉辊在工作台面上均匀铺上一层混合粉末，预热工作台至60~80℃；（5）设计激光的扫描速率为10～100mm/s，烧结温度为400~550℃，控制激光按照设计零件的第一层截面信息进行选择性烧结；（6）在计算机控制下，工作平台下降一定高度，用铺粉辊继续均匀铺上一层厚度为 0.3～1mm的混合粉末，激光束开始新一轮的扫描烧结；（7）系统不断重复步骤（6），直到堆积成三维的多孔SiC陶瓷燃烧室芯模；（8）取出实体零件，放入真空高温热解炉中焙烧3～5h，温度为 1000～1200℃；（9）在多孔SiC陶瓷燃烧室芯模的内外表面沿燃烧室气流流通方向紧贴芯模内壁缠绕碳纤维预浸布作为纤维外壳层，缠绕完成后，芯模完全被碳纤维外壳包覆，内嵌的芯模和碳纤维外壳共同构成预制体，单层预浸布厚度为0.1~1mm，单侧碳纤维外壳厚度为1~10mm；（10）将预制体放入高温裂解炉中，炉内压力为10~1000Pa，炉内温度为900~1100℃，通入氩气，保温 1~5h后停止通气，待炉内温度降低到室温后取出样品，测量得到碳纤维外壳的气孔率为50%~60%；（11）将处理后的预制体放入高温裂解炉中，炉内压力为10~1000Pa，炉内温度为900~1100℃，通入丙烯、氩气，沉积4~10h后停止通气，待炉内温度降低到室温后取出样品，测量得到碳纤维外壳的气孔率降为35%~45%；（12）将处理后的预制体放入装有酚醛树脂溶液的真空压力浸渍罐中，罐内压力为0.4~1.5MPa，放置2~5h后取出；（13）将处理后的预制体放入控温马弗炉中，在10~150℃之间进行缓慢固化，升温速率为0.01~1℃/min，待炉内温度降低到室温后取出样品；（14）固化后，将碳纤维编织件放入高温裂解炉中，炉内呈真空状态，样品从室温缓慢升温到900~1200℃，升温速率为0.01~0.1℃/min，得到玻璃碳待炉内温度降低到室温后取出样品，测量得到碳纤维外壳气孔率降低到0.5%以下。