本发明涉及3d打印，特别是涉及一种3d打印碳化硅粉末的制备方法及碳化硅材料成型方法。
背景技术：
1、碳化硅是一种综合性能极高的陶瓷材料，具有高硬度、高比强、高温稳定性以及优异的耐腐蚀性能，广泛应用于耐高温和机械制造等领域。由于碳化硅陶瓷硬度高、脆性大、耐磨性好，常规的加工方法如切割、钻孔等效果不佳，对刀具硬度要求极高，且加工过程极易造成碳化硅制件开裂。为减少加工余量，降低成型难度，目前多采用模具成型方式，如：模压成型、浆料成型等方法，不过对模具的依赖以及成型坯体组织不均匀、成型尺寸受限以及复杂内腔结构成型困难等诸多问题一直限制了大尺寸、异形碳化硅制件的制造与应用；同时碳化硅精密加工过程中需要引入特种加工技术，如：电火花、激光加工进行抛光与打孔，这些工艺的引入均极大地增加了碳化硅的加工成本，因此最终碳化硅产品价格相对较高。
2、增材制造技术是一种快速成型技术，此技术通过计算机程序的控制，逐点逐层累加材料进而制造出复杂且精细的零件。在众多增材制造技术中，粘结剂喷射3d打印技术可适用材料范围广、原料获取简单、成本低、同时能够实现批产零件的堆叠打印，生产效率极高，是目前最具产业化应用前景的3d打印技术。将粘结剂喷射3d打印技术应用到碳化硅陶瓷的生产过程中，可解决大尺寸、复杂结构碳化硅陶瓷成型过程中问题，所打印出的碳化硅制件组织均匀，同时能够批量化生产，大大提高生产效率，降低成本；结合反应烧结等工艺，可实现复杂结构致密碳化硅近净成形。
3、然而，相比于模压成型与浆料成型，目前粘结剂喷射3d打印的碳化硅陶瓷坯体密度低、碳含量低，经过反应烧结后，残硅含量较高，力学性能较低，较难满足目前航空航天、能源化工、机械工业等领域的应用要求。因此，如何通过对原材料改性，提升碳化硅坯体中的碳含量，以便解决烧结后碳化硅陶瓷密度低、残硅含量高，力学性能差等问题就显得至关重要。
技术实现思路
1、基于此，有必要针对现有3d打印成型的碳化硅材料存在密度低、残硅含量高、力学性能差等问题，提供一种3d打印碳化硅粉末的制备方法及碳化硅材料成型方法。
2、为了解决上述问题，本发明采用下述技术方案：
3、第一方面，本发明实施例公开一种3d打印碳化硅粉末的制备方法，包括：
4、将原始碳化硅粉末固定置于化学气相沉积炉中，并将沉积炉加热到预设温度；
5、将预处理混合过的气体通过进气管道引入反应室，并控制气体的流量和压力；
6、在沉积完成后，将反应室冷却至室温，并取出沉积热解碳层的碳化硅陶瓷复合材料；
7、将获得的碳化硅陶瓷复合材料破碎与过筛得到3d打印用的粉末材料。
8、在其中一种实施例中，所述将预处理过的气体通过进气管道引入反应室，并控制气体的流量和压力之前还包括：将氩气、氢气与碳源气体混合通过净化系统进行预处理，去除杂质和不需要的成分。
9、在其中一种实施例中，所述碳源气体包括甲烷、乙烯、乙炔及一氧化碳中的一种或多种。
10、在其中一种实施例中，所述将原始碳化硅粉末固定置于化学气相沉积炉中，并将反应加热到预设温度具体包括：将原始碳化硅粉末固定置于化学气相沉积炉中，并将反应加热到预设温度，预设温度为600-1300℃，沉积时间为0.5-20h。
11、在其中一种实施例中，还包括：将原始碳化硅粉末摊开放入加热基板上、多孔金属筛网或坩埚中，然后将整个基板、多孔金属筛网或坩埚置于化学气相沉积炉中并固定。
12、在其中一种实施例中，所述将获得的碳化硅陶瓷复合材料破碎与过筛得到3d打印用的粉末材料包括：将获得的碳化硅复合材料粉末放入破碎机中进行破碎，得到碳化硅粗粉，然后通过球磨机研磨获得3d打印用的粉末颗粒。
13、第二方面，本发明实施例公开一种3d打印碳化硅材料成型方法，应用于上文所述的3d打印碳化硅粉末，包括：
14、将获得3d打印用的碳化硅粉末通过铺粉设备铺设于粉面，打印设备通过预设打印程序将粘结剂均匀喷涂于粉面，往复操作完成碳化硅坯体的打印；
15、将碳化硅坯体进行反应烧结工艺处理以得到所需的碳化硅材料。
16、在其中一种实施例中，所述将碳化硅坯体进行反应烧结工艺处理以得到所需的碳化硅材料具体包括：
17、将一层石墨纸放入石墨坩埚中，然后将碳化硅坯体包埋在工业硅粒中，并一起放入石墨纸上；
18、将石墨坩埚放入石墨炉中分步进行脱脂与反应烧结工艺以得到所需的碳化硅材料。
19、在其中一种实施例中，所述粘结剂包括聚乙烯吡洛烷酮、呋喃树脂、酚醛树脂、无机粘结剂、聚乙烯醇中的一种或多种。
20、本发明采用的技术方案能够达到以下有益效果：
21、本发明实施例公开的3d打印碳化硅粉末的制备方法中，通过化学气相沉积法制备3d打印碳化硅粉末，一方面能够提高原材料中的碳含量，另一方面，可改善碳化硅粉末流动性，提高碳化硅陶瓷粘结剂可打印性能，有效解决粘结剂喷射3d碳化硅坯体碳含量少等问题，并解决碳化硅粉末流动性差导致下粉不均匀性问题，提高了基于3d打印碳化硅坯体的碳密度，实现了精密碳化硅材料的3d打印，有望得到密度高、性能优良的大尺寸碳化硅陶瓷构件。
1.一种3d打印碳化硅粉末的制备方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的3d打印碳化硅粉末的制备方法，其特征在于，所述将预处理过的气体通过进气管道引入反应室，并控制气体的流量和压力之前还包括：将氩气、氢气与碳源气体混合通过净化系统进行预处理，去除杂质和不需要的成分。
3.根据权利要求2所述的3d打印碳化硅粉末的制备方法，其特征在于，所述碳源气体包括甲烷、乙烯、乙炔及一氧化碳中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的3d打印碳化硅粉末的制备方法，其特征在于，所述将原始碳化硅粉末固定置于化学气相沉积炉中，并将反应加热到预设温度具体包括：将原始碳化硅粉末固定置于化学气相沉积炉中，并将反应加热到预设温度，预设温度为600-1300℃，沉积时间为0.5-20h。
5.根据权利要求4所述的3d打印碳化硅粉末的制备方法，其特征在于，还包括：将原始碳化硅粉末摊开放入加热基板上、多孔金属筛网或坩埚中，然后将整个基板、多孔金属筛网或坩埚置于化学气相沉积炉中并固定。
6.根据权利要求1所述的3d打印碳化硅粉末的制备方法，其特征在于，所述将获得的碳化硅陶瓷复合材料破碎与过筛得到3d打印用的粉末材料包括：将获得的碳化硅复合材料粉末放入破碎机中进行破碎，得到碳化硅粗粉，然后通过球磨机研磨获得3d打印用的粉末颗粒。
7.一种3d打印碳化硅材料成型方法，应用于权利要求1至6中任一项所述的3d打印碳化硅粉末的制备方法，其特征在于，包括：
8.根据权利要求7所述的3d打印碳化硅材料成型方法，其特征在于，所述将碳化硅坯体进行反应烧结工艺处理以得到所需的碳化硅材料具体包括：
9.根据权利要求7所述的3d打印碳化硅材料成型方法，其特征在于，所述粘结剂包括聚乙烯吡洛烷酮、呋喃树脂、酚醛树脂、无机粘结剂、聚乙烯醇中的一种或多种。