【摘 要】
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Si3N4陶瓷具有耐高温、高强度等优良性能,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。但传统的制备方法受限于模具难以成形复杂结构,一定程度上限制了Si3N4陶瓷的发展和应用。虽然数字光处理技术（Digital light processing,DLP）可以实现复杂结构陶瓷零件的成形,但是由于Si3N4粉体具有高折射率和高紫外光吸收率等性质,故难以通过DLP成形。本文以包覆助烧剂后Si
【基金项目】
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3N4陶瓷零件随形光固化成形机理及性能调控研究”（51975230）','0001','ApLJNybhrH-9KFRZ4dAaWaH8MzCi_eP-Y_3VcuMkzhduA-Eg_RZr8g==');
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Si3N4陶瓷具有耐高温、高强度等优良性能,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。但传统的制备方法受限于模具难以成形复杂结构,一定程度上限制了Si3N4陶瓷的发展和应用。虽然数字光处理技术（Digital light processing,DLP）可以实现复杂结构陶瓷零件的成形,但是由于Si3N4粉体具有高折射率和高紫外光吸收率等性质,故难以通过DLP成形。本文以包覆助烧剂后Si3N4粉体为原材料,成功利用DLP技术制备出Si3N4陶瓷,并系统研究了助烧剂包覆量和浆料固相含量对Si3N4陶瓷浆料、成形Si3N4陶瓷素坯和陶瓷性能的影响。主要结论如下:（1）制备适合于DLP成形的低粘度高固化深度Si3N4陶瓷浆料。制定最优Si3N4陶瓷浆料配方:分散剂含量为1.5 wt%,光敏树脂配比为HDDA:TMP3EOTA=3:1,光引发剂含量为4.0 wt%。利用化学共沉淀法在Si3N4粉体表面包覆助烧剂Al2O3和Y2O3,包覆Si3N4粉体紫外光吸收率较未包覆粉体降低18%左右,当Al（NO3）3和Y（NO3）3溶液加入量为20 m L/100g Si3N4时,制备的浆料固化深度较未包覆Si3N4粉体提升近13%。（2）在不同助烧剂包覆量下,采用DLP技术制备出质量良好、轮廓清晰的Si3N4陶瓷。随着助烧剂包覆量的增大,DLP成形Si3N4陶瓷的相对密度和抗弯强度先增大后减少。当Al（NO3）3和Y（NO3）3溶液加入量为20 m L/100g Si3N4时,固相含量为35.0 vol%的样品获得最大的相对密度和抗弯强度,分别为85.4%和149.2 MPa。（3）在不同浆料固相含量下,采用DLP技术制备出性能优异的Si3N4陶瓷。浆料固相含量低于40.0 vol%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。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增大后减少。固相含量为37.5 vol%的样品获得最大的相对密度和抗弯强度,分别为89.8%和162.5 MPa,较固相含量为32.5 vol%的样品分别提升了10%和16%。通过对陶瓷浆料性能的优化、Si3N4粉体的包覆改性,实现了Si3N4陶瓷的DLP成形,为Si3N4等非氧化物陶瓷光固化成形奠定了实验基础。
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