3D打印木质纤维素衍生碳化硅陶瓷的制备方法及产品与流程

技术特征：
1.一种3d打印木质纤维素衍生碳化硅陶瓷的制备方法，其特征在于，所述方法包括：s1：将木质纤维素粉材采用真空搅拌消泡技术获得木质纤维素浆料或采用喷雾造粒技术获得木质纤维素造粒粉；s2：将所述木质纤维素浆料或木质纤维素造粒粉采用3d打印技术获得木质纤维素/树脂坯体；s3：将所述木质纤维素/树脂坯体气氛热解获得生物质碳预制体；s4：将所述生物质碳预制体进行熔融硅反应而后进行增密处理获得碳化硅陶瓷。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述木质纤维素粉材的长度为50～125微米，长径比为28～100，所述木质纤维素造粒粉的粒径为20～70微米。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述木质纤维素造粒粉的松装密度为0.5～0.7g/cm3，休止角为0～40度。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤s1中采用喷雾造粒技术获得木质纤维素造粒粉的步骤为：将酚醛树脂溶于有机溶剂中获得混合溶液；将所述木质纤维素粉材加入所述混合溶液中混合搅拌，所述木质纤维素粉材与所述混合溶液的体积比为(1～2)∶(1～2)；采用闭式循环喷雾造粒技术获得木质纤维素造粒粉，其中，所述闭式循环喷雾造粒技术的工艺参数为：热风进口温度85～125℃，出口温度80～85℃，雾化器转速8000～12000r/min，氮气流速100～200ml/min。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤s4中，熔融硅反应后还包括对熔融硅反应后的产品在不小于2000℃的温度下抽真空以除掉残硅，以及对所述产品在1000℃以下的温度下通入空气以除掉残碳。6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述酚醛树脂为热固性酚醛树脂，所述有机溶剂为甲醇、无水乙醇或丙酮中的一种或几种。7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述生物质碳预制体的孔隙率为55％～65％。8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤s4中进行熔融硅反应后的产品的孔隙率为10～30％。9.根据权利要求1或8所述的方法，其特征在于，所述熔融硅反应的步骤为：采用粗硅颗粒包埋所述生物质碳预制体，其中，所述粗硅颗粒的粒径为1～5mm，所述粗硅颗粒的质量为所述生物质碳预制体的2.5～3倍；在真空环境条件下，以5～10℃/min的升温速率升温至1450～1800℃，而后反应1450～1800℃并维持0.5～1.5h。10.一种权利要求1～9任意一项所述的3d打印木质纤维素衍生碳化硅陶瓷的制备方法制备的碳化硅陶瓷。

技术总结
本发明属于碳化硅陶瓷材料相关技术领域，其公开了一种3D打印木质纤维素衍生碳化硅陶瓷的制备方法及产品，方法包括：将木质纤维素粉材采用真空搅拌消泡技术获得木质纤维素浆料或采用喷雾造粒技术获得木质纤维素造粒粉；将木质纤维素浆料或木质纤维素造粒粉采用3D打印技术获得木质纤维素/树脂坯体；将木质纤维素/树脂坯体气氛热解获得生物质碳预制体；将生物质碳预制体进行熔融硅反应而后进行增密处理获得碳化硅陶瓷。通过本发明可制备复杂结构的木质纤维素衍生碳化硅陶瓷，由此实现了生物质材料的绿色3D打印，解决了碳化硅陶瓷机械切削加工困难的问题，且碳化硅陶瓷制品中没有残硅和残碳，在高温条件下具有显著优势。在高温条件下具有显著优势。在高温条件下具有显著优势。


技术研发人员：闫春泽 王长顺 吴思琪 李昭青 陈安南 史玉升
受保护的技术使用者：华中科技大学
技术研发日：2021.09.07
技术公布日：2021/12/13