CN111960811B - 一种金刚石/立方氮化硼—陶瓷复合材料dlp成型方法 - Google Patents

一种金刚石/立方氮化硼—陶瓷复合材料dlp成型方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及增材制造领域，提供了一种金刚石/立方氮化硼—陶瓷复合材料DLP成型方法，其制备方法包括将金刚石或立方氮化硼粉体、陶瓷粉体与烧结助剂混合均匀；将混合粉体加入到含光敏树脂的溶液中，加入金属盐溶解于该溶液中，从而配置成DLP浆料；进行DLP打印；将打印获得的样品进行排胶、还原、烧结，获得金刚石/立方氮化硼‑陶瓷复合材料DLP打印样件。本发明提供的金刚石/立方氮化硼—陶瓷复合材料DLP成型方法能够有效制备具有复杂形状及内部结构的超硬材料工具，确保金刚石/立方氮化硼或立方氮化硼在高温烧结过程中的稳定性，解决了传统成型工艺难以获得具有复杂结构的问题。

Description

一种金刚石/立方氮化硼—陶瓷复合材料DLP成型方法
技术领域
本发明涉及增材制造技术领域，尤其涉及一种金刚石/立方氮化硼—陶瓷复合材料DLP成型方法。
背景技术
超硬材料具有高硬度、高强度、高耐磨性等优良性能，在材料加工等领域具有广泛的应用，但超硬材料加工制造方法单一，工件结构简单，严重限制了超硬材料工具的进一步发展。增材制造技术是一种结合计算机辅助设计的新型制造技术，可以在理论上实现无模生产，相比于其他增材制造技术，DLP成型技术具有较高的成型精度，可以获得较高的表面质量，从而减少后续的精加工工序，在高精度制造领域具有较大潜力。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种金刚石/立方氮化硼—陶瓷复合材料DLP成型方法，为防止金刚石及立方氮化硼在高温烧结过程中发生石墨化、六方氮化硼化转变以及氧化反应从而严重降低烧结件的物理力学性能，本发明在DLP浆料中添加了可溶性的含钨钼的无机盐，此类含钨钼的无机盐在打印件的后续还原过程中形成钨钼金属，在后续烧结过程中与金刚石或立方氮化硼反应生成碳化物、氮化物、硼化物，可以抑制金刚石及立方氮化硼的相变及氧化，提高金刚石及立方氮化硼的高温稳定性。本发明制备的金刚石/立方氮化硼—陶瓷复合材料打印样品成型尺寸精度高，力学性能满足行业使用要求，解决了现有金刚石/立方氮化硼—陶瓷复合材料的成型与烧结问题。
本发明的技术方案为：
本发明提供了一种金刚石/立方氮化硼—陶瓷复合材料DLP成型方法，包括以下具体步骤：
S1.将金刚石/立方氮化硼粉体、陶瓷粉体与烧结助剂混合均匀；
S2.将混合粉体加入到含光敏树脂的溶液中，并加入金属盐溶液，配置DLP浆料；
S3.进行DLP打印；
S4.将打印获得的样品进行排胶、还原、烧结，获得金刚石/立方氮化硼-陶瓷复合材料DLP打印样品。
进一步的，步骤S1中，所述的金刚石/立方氮化硼粉体的晶粒尺寸为0.1-200μm；所述陶瓷粉体为堇青石、氧化铝、氧化锆、氧化硅、氮化硅、碳化硅、碳化硼中的一种或几种，所述陶瓷粉体的晶粒尺寸为0.01-5μm；所述烧结助剂为稀土氧化物，粉体的晶粒尺寸为0.01-2μm。
进一步的，步骤S1中，所述的金刚石/立方氮化硼粉体的体积占比为5-70%，陶瓷粉体的体积占比为30-95%，烧结助剂的体积占比为0-10%。
进一步的，步骤S2中，所述的金属盐为磷酸钼、钼酸铵、重钨酸铵中的一种或多种，金属盐在DLP浆料中的含量为1-21 wt.%。
进一步的，步骤S4中，所述的排胶温度为300-650℃，时间为1-30h。
进一步的，步骤S4中，所述的还原反应的气氛为惰性气体与氢气的混合气，氢气的比例为1-100%，温度为300-600℃，时间为1-10h。
进一步的，步骤S4中，所述的烧结工艺为真空烧结或惰性气体保护烧结，温度为1100-1950℃，时间为1-10h。
本发明提供了一种金刚石/立方氮化硼—陶瓷复合材料DLP成型方法，解决了金刚石/立方氮化硼在高温烧结中容易发生相变、氧化的问题以及现有技术难以制造复杂结构工件的难题，并且根据本发明制造的工件表面质量高，成型精度高，力学性能有较大提升。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合具体实施方式，对本发明进行进一步的详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用以解释本发明，并不限定本发明的保护范围。
实施例1
本实施例采用的金刚石/立方氮化硼—陶瓷复合材料DLP成型方法包括以下具体步骤：
S1.选用晶粒尺寸为10μm的金刚石粉体，晶粒尺寸为0.5μm的氧化硅粉体；
S2.将金刚石粉体、氧化硅粉体与烧结助剂混合均匀；所述的金刚石/立方氮化硼粉体的体积占比为20%，氧化硅粉体的体积占比为70%，烧结助剂的体积占比为10%。
S3.将混合粉体加入到含光敏树脂的溶液中，并加入磷酸钼，使得磷酸钼在浆料中的含量达到5 wt.%，配置DLP浆料；
S4.进行DLP打印。
进一步的，将DLP打印成型的样品进行排胶处理，排胶温度为400℃，排胶时间为6h；
进一步的，将排胶后的DLP样品在惰性气体与氢气的混合气（惰性气体：氢气=4:1）氛围中进行还原反应，还原温度为450℃，还原时间为6h；
进一步的，将还原后的DLP样品进行真空烧结，烧结温度为1400℃，烧结时间为8h；
进一步的，采用现有测试标准，对烧结后的DLP打印样品进行孔隙率测试、拉曼光谱测试。
实施例2
本实施例采用的金刚石/立方氮化硼—陶瓷复合材料DLP成型方法包括以下具体步骤：
S1.选用晶粒尺寸为30μm的金刚石粉体，晶粒尺寸为1μm的氧化锆粉体；
S2.将金刚石、氧化锆粉体与烧结助剂混合均匀；所述的金刚石/立方氮化硼粉体的体积占比为40%，氧化锆粉体的体积占比为54%，烧结助剂的体积占比为6%。
S3.将混合粉体加入到含光敏树脂的溶液中，并加入磷酸钼，使得磷酸钼在浆料中的含量达到10 wt.%，配置DLP浆料；
S4.进行DLP打印。
进一步的，将DLP打印成型的样品进行排胶处理，排胶温度为400℃，排胶时间为5h；
进一步的，将排胶后的DLP样品在惰性气体与氢气的混合气（惰性气体：氢气=4:1）氛围中进行还原反应，还原温度为450℃，还原时间为8h；
进一步的，将还原后的DLP样品进行真空烧结，烧结温度为1450℃，烧结时间为8h；
进一步的，采用现有测试标准，对烧结后的DLP打印样品进行孔隙率测试、拉曼光谱测试。
实施例3
本实施例采用的金刚石/立方氮化硼—陶瓷复合材料DLP成型方法包括以下具体步骤：
S1.选用晶粒尺寸为5μm的金刚石粉体，晶粒尺寸为0.1μm的堇青石粉体；
S2.将金刚石粉体、堇青石粉体与烧结助剂混合均匀；所述的金刚石/立方氮化硼粉体的体积占比为30%，堇青石粉体的体积占比为62%，烧结助剂的体积占比为8%。
S3.将混合粉体加入到含光敏树脂的溶液中，并加入磷酸钼，使得磷酸钼在浆料中的含量达到8 wt.%，配置DLP浆料；
S4.进行DLP打印。
进一步的，将DLP打印成型的样品进行排胶处理，排胶温度为400℃，排胶时间为5.5h；
进一步的，将排胶后的DLP样品在惰性气体与氢气的混合气（惰性气体：氢气=4:1）氛围中进行还原反应，还原温度为450℃，还原时间为7h；
进一步的，将还原后的DLP样品进行真空烧结，烧结温度为1300℃，烧结时间为8h；
进一步的，采用现有测试标准，对烧结后的DLP打印样品进行孔隙率测试、拉曼光谱测试。
实施例4
本实施例采用的金刚石/立方氮化硼—陶瓷复合材料DLP成型方法包括以下具体步骤：
S1.选用晶粒尺寸为2μm的金刚石粉体，晶粒尺寸为0.2μm的氧化铝粉体；
S2.将金刚石粉体、氧化铝粉体与烧结助剂混合均匀；所述的金刚石/立方氮化硼粉体的体积占比为50%，氧化铝粉体的体积占比为43%，烧结助剂的体积占比为7%。
S3.将混合粉体加入到含光敏树脂的溶液中，并加入钼酸铵，使得钼酸铵在浆料中的含量达到15 wt.%，配置DLP浆料；
S4.进行DLP打印。
进一步的，将DLP打印成型的样品进行排胶处理，排胶温度为400℃，排胶时间为5h；
进一步的，将排胶后的DLP样品在惰性气体与氢气的混合气（惰性气体：氢气=4:1）氛围中进行还原反应，还原温度为450℃，还原时间为8.5h；
进一步的，将还原后的DLP样品进行真空烧结，烧结温度为1450℃，烧结时间为10h；
进一步的，采用现有测试标准，对烧结后的DLP打印样品进行孔隙率测试、拉曼光谱测试。
实施例5
本实施例采用的金刚石/立方氮化硼—陶瓷复合材料DLP成型方法包括以下具体步骤：
S1.选用晶粒尺寸为10μm的立方氮化硼粉体，晶粒尺寸为0.5μm的氮化硅粉体；
S2.将立方氮化硼粉体、氮化硅粉体与烧结助剂混合均匀；所述的金刚石/立方氮化硼粉体的体积占比为20%，氮化硅粉体的体积占比为72%，烧结助剂的体积占比为8%。
S3.将混合粉体加入到含光敏树脂的溶液中，并加入重钨酸铵，使得重钨酸铵在浆料中的含量达到2 wt.%，配置DLP浆料；
S4.进行DLP打印。
进一步的，将DLP打印成型的样品进行排胶处理，排胶温度为450℃，排胶时间为6h；
进一步的，将排胶后的DLP样品在惰性气体与氢气的混合气（惰性气体：氢气=4:1）氛围中进行还原反应，还原温度为450℃，还原时间为4h；
进一步的，将还原后的DLP样品进行真空烧结，烧结温度为1600℃，烧结时间为8h；
进一步的，采用现有测试标准，对烧结后的DLP打印样品进行孔隙率测试、XRD测试。
实施例6
本实施例采用的金刚石/立方氮化硼—陶瓷复合材料DLP成型方法包括以下具体步骤：
S1.选用晶粒尺寸为20μm的立方氮化硼粉体，晶粒尺寸为1μm的碳化硼粉体；
S2.将立方氮化硼粉体、碳化硼粉体与烧结助剂混合均匀；所述的金刚石/立方氮化硼粉体的体积占比为30%，碳化硼粉体的体积占比为65%，烧结助剂的体积占比为5%。
S3.将混合粉体加入到含光敏树脂的溶液中，并加入重钨酸铵，使得重钨酸铵在浆料中的含量达到4 wt.%，配置DLP浆料；
S4.进行DLP打印。
进一步的，将DLP打印成型的样品进行排胶处理，排胶温度为450℃，排胶时间为5.5h；
进一步的，将排胶后的DLP样品在惰性气体与氢气的混合气（惰性气体：氢气=4:1）氛围中进行还原反应，还原温度为450℃，还原时间为5h；
进一步的，将还原后的DLP样品进行真空烧结，烧结温度为1650℃，烧结时间为8h；
进一步的，采用现有测试标准，对烧结后的DLP打印样品进行孔隙率测试、XRD测试。
实施例7
本实施例采用的金刚石/立方氮化硼—陶瓷复合材料DLP成型方法包括以下具体步骤：
S1.选用晶粒尺寸为50μm的立方氮化硼粉体，晶粒尺寸为2μm的碳化硅粉体；
S2.将立方氮化硼粉体、碳化硅粉体与烧结助剂混合均匀；所述的金刚石/立方氮化硼粉体的体积占比为60%，碳化硅粉体的体积占比为27%，烧结助剂的体积占比为3%。
S3.将混合粉体加入到含光敏树脂的溶液中，并加入重钨酸铵，使得重钨酸铵在浆料中的含量达到20 wt.%，配置DLP浆料；
S4.进行DLP打印。
进一步的，将DLP打印成型的样品进行排胶处理，排胶温度为450℃，排胶时间为4h；
进一步的，将排胶后的DLP样品在惰性气体与氢气的混合气（惰性气体：氢气=7:3）氛围中进行还原反应，还原温度为500℃，还原时间为7h；
进一步的，将还原后的DLP样品在惰性气体保护进行烧结，烧结温度为1800℃，烧结时间为6h；
进一步的，采用现有测试标准，对烧结后的DLP打印样品进行孔隙率测试、XRD测试。
对比例1
本实施例采用的金刚石/立方氮化硼—陶瓷复合材料DLP成型方法包括以下具体步骤：
S1.选用晶粒尺寸为10μm的金刚石粉体，晶粒尺寸为0.5μm的氧化硅粉体；
S2.将金刚石粉体、氧化硅粉体与烧结助剂混合均匀；所述的金刚石/立方氮化硼粉体的体积占比为20%，氧化硅粉体的体积占比为70%，烧结助剂的体积占比为10%。
S3.将混合粉体加入到含光敏树脂的溶液中，配置DLP浆料；
S4.进行DLP打印。
进一步的，将DLP打印成型的样品进行排胶处理，排胶温度为400℃，排胶时间为6h；
进一步的，将排胶后的DLP样品在惰性气体与氢气的混合气（惰性气体：氢气=4:1）氛围中进行还原反应，还原温度为450℃，还原时间为6h；
进一步的，将还原后的DLP样品进行真空烧结，烧结温度为1400℃，烧结时间为8h；
进一步的，采用现有测试标准，对烧结后的DLP打印样品进行孔隙率测试、拉曼光谱测试。
对比例2
本实施例采用的金刚石/立方氮化硼—陶瓷复合材料DLP成型方法包括以下具体步骤：
S1.选用晶粒尺寸为30μm的金刚石粉体，晶粒尺寸为1μm的氧化锆粉体；
S2.将金刚石、氧化锆粉体与烧结助剂混合均匀；所述的金刚石/立方氮化硼粉体的体积占比为40%，氧化锆粉体的体积占比为54%，烧结助剂的体积占比为6%。S3.将混合粉体加入到含光敏树脂的溶液中，配置DLP浆料；
S4.进行DLP打印。
进一步的，将DLP打印成型的样品进行排胶处理，排胶温度为400℃，排胶时间为5h；
进一步的，将排胶后的DLP样品在惰性气体与氢气的混合气（惰性气体：氢气=4:1）氛围中进行还原反应，还原温度为450℃，还原时间为8h；
进一步的，将还原后的DLP样品进行真空烧结，烧结温度为1450℃，烧结时间为8h；
进一步的，采用现有测试标准，对烧结后的DLP打印样品进行孔隙率测试、拉曼光谱测试。
对比例3
本实施例采用的金刚石/立方氮化硼—陶瓷复合材料DLP成型方法包括以下具体步骤：
S1.选用晶粒尺寸为5μm的金刚石粉体，晶粒尺寸为0.1μm的堇青石粉体；
S2.将金刚石粉体、堇青石粉体与烧结助剂混合均匀；所述的金刚石/立方氮化硼粉体的体积占比为30%，堇青石粉体的体积占比为62%，烧结助剂的体积占比为8%。
S3.将混合粉体加入到含光敏树脂的溶液中，配置DLP浆料；
S4.进行DLP打印。
进一步的，将DLP打印成型的样品进行排胶处理，排胶温度为400℃，排胶时间为5.5h；
进一步的，将排胶后的DLP样品在惰性气体与氢气的混合气（惰性气体：氢气=4:1）氛围中进行还原反应，还原温度为450℃，还原时间为7h；
进一步的，将还原后的DLP样品进行真空烧结，烧结温度为1300℃，烧结时间为8h；
进一步的，采用现有测试标准，对烧结后的DLP打印样品进行孔隙率测试、拉曼光谱测试。
对比例4
本实施例采用的金刚石/立方氮化硼—陶瓷复合材料DLP成型方法包括以下具体步骤：
S1.选用晶粒尺寸为2μm的金刚石粉体，晶粒尺寸为0.2μm的氧化铝粉体；
S2.将金刚石粉体、氧化铝粉体与烧结助剂混合均匀；所述的金刚石/立方氮化硼粉体的体积占比为50%，氧化铝粉体的体积占比为43%，烧结助剂的体积占比为7%。
S3.将混合粉体加入到含光敏树脂的溶液中，配置DLP浆料；
S4.进行DLP打印。
进一步的，将DLP打印成型的样品进行排胶处理，排胶温度为400℃，排胶时间为5h；
进一步的，将排胶后的DLP样品在惰性气体与氢气的混合气（惰性气体：氢气=4:1）氛围中进行还原反应，还原温度为450℃，还原时间为8.5h；
进一步的，将还原后的DLP样品进行真空烧结，烧结温度为1450℃，烧结时间为10h；
进一步的，采用现有测试标准，对烧结后的DLP打印样品进行孔隙率测试、拉曼光谱测试。
对比例5
本实施例采用的金刚石/立方氮化硼—陶瓷复合材料DLP成型方法包括以下具体步骤：
S1.选用晶粒尺寸为10μm的立方氮化硼粉体，晶粒尺寸为0.5μm的氮化硅粉体；
S2.将立方氮化硼粉体、氮化硅粉体与烧结助剂混合均匀；所述的金刚石/立方氮化硼粉体的体积占比为20%，氮化硅粉体的体积占比为72%，烧结助剂的体积占比为8%。
S3.将混合粉体加入到含光敏树脂的溶液中，配置DLP浆料；
S4.进行DLP打印。
进一步的，将DLP打印成型的样品进行排胶处理，排胶温度为450℃，排胶时间为6h；
进一步的，将排胶后的DLP样品在惰性气体与氢气的混合气（惰性气体：氢气=4:1）氛围中进行还原反应，还原温度为450℃，还原时间为4h；
进一步的，将还原后的DLP样品进行真空烧结，烧结温度为1600℃，烧结时间为8h；
进一步的，采用现有测试标准，对烧结后的DLP打印样品进行孔隙率测试、XRD测试。
对比例6
本实施例采用的金刚石/立方氮化硼—陶瓷复合材料DLP成型方法包括以下具体步骤：
S1.选用晶粒尺寸为20μm的立方氮化硼粉体，晶粒尺寸为1μm的碳化硼粉体；
S2.将立方氮化硼粉体、碳化硼粉体与烧结助剂混合均匀；所述的金刚石/立方氮化硼粉体的体积占比为30%，碳化硼粉体的体积占比为65%，烧结助剂的体积占比为5%。
S3.将混合粉体加入到含光敏树脂的溶液中，置DLP浆料；
S4.进行DLP打印。
进一步的，将DLP打印成型的样品进行排胶处理，排胶温度为450℃，排胶时间为5.5h；
进一步的，将排胶后的DLP样品在惰性气体与氢气的混合气（惰性气体：氢气=4:1）氛围中进行还原反应，还原温度为450℃，还原时间为5h；
进一步的，将还原后的DLP样品进行真空烧结，烧结温度为1650℃，烧结时间为8h；
进一步的，采用现有测试标准，对烧结后的DLP打印样品进行孔隙率测试、XRD测试。
对比例7
本实施例采用的金刚石/立方氮化硼—陶瓷复合材料DLP成型方法包括以下具体步骤：
S1.选用晶粒尺寸为50μm的立方氮化硼粉体，晶粒尺寸为2μm的碳化硅粉体；
S2.将立方氮化硼粉体、碳化硅粉体与烧结助剂混合均匀；所述的金刚石/立方氮化硼粉体的体积占比为60%，碳化硅粉体的体积占比为27%，烧结助剂的体积占比为3%。
S3.将混合粉体加入到含光敏树脂的溶液中，配置DLP浆料；
S4.进行DLP打印。
进一步的，将DLP打印成型的样品进行排胶处理，排胶温度为450℃，排胶时间为4h；
进一步的，将排胶后的DLP样品在惰性气体与氢气的混合气（惰性气体：氢气=7:3）氛围中进行还原反应，还原温度为500℃，还原时间为7h；
进一步的，将还原后的DLP样品在惰性气体保护进行烧结，烧结温度为1800℃，烧结时间为6h；
进一步的，采用现有测试标准，对烧结后的DLP打印样品进行孔隙率测试、XRD测试。
实验效果测试
各实施例和对比例中的DLP打印样品的孔隙率测试、拉曼光谱测试、XRD测试结果如表1所示。
表1 DLP打印样品烧结孔隙率测试、拉曼光谱测试、XRD测试结果
样品序号 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5 实施例6 实施例7 对比例1 对比例2 对比例3 对比例4 对比例5 对比例6 对比例7
材料 氧化硅+金刚石 氧化锆+金刚石 堇青石+金刚石 氧化铝+金刚石 氮化硅+立方氮化硼 碳化硼+立方氮化硼 碳化硅+立方氮化硼 氧化硅+金刚石 氧化锆+金刚石 堇青石+金刚石 氧化铝+金刚石 氮化硅+立方氮化硼 碳化硼+立方氮化硼 碳化硅+立方氮化硼
孔隙率（%） 8.8 8.6 8.3 9.2 8.5 9.3 9.6 11.9 12.5 11.9 13.7 11.6 12.9 14.6
拉曼光谱测试 无石墨峰 无石墨峰 无石墨峰 无石墨峰 / / / 出现石墨峰 出现石墨峰 出现石墨峰 出现石墨峰 / / /
XRD测试 / / / / 无六方氮化硼峰 无六方氮化硼峰 无六方氮化硼峰 / / / / 出现六方氮化硼峰 出现六方氮化硼峰 出现六方氮化硼峰
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。需注意的是，本发明中所未详细描述的技术特征，均可以通过本领域任一现有技术实现。

Claims (9)

1.一种金刚石/立方氮化硼—陶瓷复合材料DLP成型方法，其特征在于，其制备方法包括以下具体步骤：
S1. 将金刚石/立方氮化硼粉体、陶瓷粉体与烧结助剂混合均匀；
S2. 将混合粉体加入到含光敏树脂的溶液中，加入金属盐溶解于该溶液中，配置DLP浆料；
S3. 进行DLP打印；
S4. 将打印获得的样品进行排胶、还原、烧结，获得金刚石/立方氮化硼-陶瓷复合材料DLP打印样品；
步骤S2中，所述的金属盐为磷酸钼、钼酸铵、重钨酸铵中的一种或多种。
2.根据权利要求1所述的一种金刚石/立方氮化硼—陶瓷复合材料DLP成型方法，其特征在于，所述金刚石/立方氮化硼粉体的晶粒尺寸为0.1-200μm。
3.根据权利要求1所述的一种金刚石/立方氮化硼—陶瓷复合材料DLP成型方法，其特征在于，所述陶瓷粉体为堇青石、氧化铝、氧化锆、氧化硅、氮化硅、碳化硅、碳化硼中的一种或几种，所述陶瓷粉体的晶粒尺寸为0.01-5μm。
4.根据权利要求1所述的一种金刚石/立方氮化硼—陶瓷复合材料DLP成型方法，所述烧结助剂为稀土氧化物，粉体的晶粒尺寸为0.01-2μm。
5.根据权利要求1所述的一种金刚石/立方氮化硼—陶瓷复合材料DLP成型方法，其特征在于，步骤S1中，所述的金刚石/立方氮化硼粉体的体积占比为5-70%，陶瓷粉体的体积占比为30-95%，烧结助剂的体积占比为3-10%。
6.根据权利要求1所述的一种金刚石/立方氮化硼—陶瓷复合材料DLP成型方法，其特征在于，步骤S2中，金属盐在DLP浆料中的含量为2-21 wt.%。
7.根据权利要求1所述的一种金刚石/立方氮化硼—陶瓷复合材料DLP成型方法，其特征在于，步骤S4中，所述的排胶温度为300-650℃，时间为1-30h。
8.根据权利要求1所述的一种金刚石/立方氮化硼—陶瓷复合材料DLP成型方法，其特征在于，步骤S4中，所述的还原反应的气氛为惰性气体与氢气的混合气，氢气的比例为1-100%，温度为300-600℃，时间为1-10h。
9.根据权利要求1所述的一种金刚石/立方氮化硼—陶瓷复合材料DLP成型方法，其特征在于，步骤S4中，所述的烧结工艺为真空烧结或惰性气体保护烧结，温度为1100-1950℃，时间为1-10h。
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112723902B (zh) * 2020-12-28 2022-07-29 华侨大学 一种金刚石工具的浆料直写成型方法
CN112692956B (zh) * 2020-12-28 2022-07-01 华侨大学 一种蜂窝状金刚石工具的浆料直写成型方法
CN113149002B (zh) * 2021-04-26 2023-08-08 季华实验室 一种基于光固化成型的金刚石-陶瓷复合材料的制备方法
CN114406256B (zh) * 2022-03-11 2023-05-16 中南大学 一种采用光固化3d打印制备三维结构硬质合金的方法

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6773473B2 (en) * 2002-11-12 2004-08-10 Saint-Gobain Abrasives Technology Company Supercritical fluid extraction
CN105859300B (zh) * 2016-04-05 2018-09-07 吉林师范大学 一种金刚石-立方氮化硼-碳化硼复合材料的制备方法
CN106041767B (zh) * 2016-07-12 2018-07-27 广东工业大学 一种带有内冷却微结构的树脂结合剂超硬磨具及其制造方法和应用
US10234218B2 (en) * 2017-06-30 2019-03-19 Meng-Hsiu Hsieh Ceramic heat sink and method of making the same
CN108285347A (zh) * 2018-02-12 2018-07-17 广东工业大学 一种3d打印光固化陶瓷颗粒及其制备方法
CN110092652A (zh) * 2019-04-23 2019-08-06 四川大学 基于dlp面曝光成型技术的生物活性多孔陶瓷制备方法
CN111333423A (zh) * 2020-02-26 2020-06-26 西安交通大学 面曝光光固化3d打印的含金刚石的碳化硅陶瓷零件的方法
CN111348628A (zh) * 2020-03-27 2020-06-30 燕山大学 一种立方氮化硼-纳米聚晶金刚石复合材料及其制备方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
三维打印结合反应烧结制备多孔氮化硅陶瓷;翁作海等;《材料导报》;20130425(第08期);第9-11页 *
掺杂立方氮化硼对金刚石聚晶致密化和显微结构的影响;周振君等;《高压物理学报》;20010925(第03期);第229-233页 *

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