低熔点玻璃粉包覆对Si₃N₄陶瓷的结构与性能影响

摘要

本研究采用数字光处理（DLP）技术制备复杂结构Si₃N₄陶瓷，旨在克服传统表面改性方法难以协同优化浆料性能与烧结体力学性能的局限。通过精确调控低熔点玻璃粉含量并结合球磨—烧结工艺对Si₃N₄粉末进行表面包覆改性，浆料流变性能显著改善。在固含量20 vol.%、剪切速率32.4 s^-1条件下，随玻璃粉包覆量从0 wt.%增至5 wt.%，黏度由0.594 Pa·s降至0.477 Pa·s，降幅达19.7%。随着玻璃粉包覆量的增加，深度敏感系数（S_d）增大而临界能量密度（E_d）降低，宽度敏感系数（S_w）减小而临界能量密度（E_w）与扩展固化宽度（D_b）同步增加。烧结过程中适量玻璃粉挥发未影响陶瓷物相组成与致密性，且形成的玻璃相通过细化晶粒使抗弯强度最高提升了14.3%，并通过增韧机制使断裂韧性最大提高了31.1%，实现了打印工艺性能与陶瓷力学性能的协同优化。

关键词

Si₃N₄陶瓷 / 表面包覆改性 / 数字光处理（DLP） / 低熔点玻璃粉