3D друк методом Робокастинг керамічних нагрівачів на основі MoSi₂

Анотація

Метод робокастингу — перспективний та новий напрям пошарового виготовлення виробів складної форми. Показано його перспективи для друку керамікою з MoSi₂ — екструдування пасти з високим вмістом твердих частинок (кераміка, метали, волокна та інше) і пластифікатора та пошарове створення виробу. За пластифікатор було обрано 10%-вий розчин каучуку в бензині. Проведено комплексну розробку повного циклу виготовлення зразків нагрівальних елементів ¾ від приготування паст на основі порошку дисиліциду молібдену до спікання виробу в вакуумній печі та визначення його фізико-механічних і електричних властивостей. Досліджено вплив масштабного фактору (варіювання розміру одного друкованого шару) на особливості друку методом робокастингу. Визначено залежність між діаметром сопла і товщиною шару, з одного боку, та складом пасти (порошок MoSi₂ і пластифікатор), з іншого боку. Показано, що робочий діапазон вмісту пластифікатора для друку соплами діаметром 0,84–3 мм знаходиться в межах 12–17% (мас.). Аналіз швидкості зменшення вмісту пластифі­катора під час приготування та транспортування пасти за рахунок випаровування леткиx компонентів виявив, що час на приготування пасти не повинен перевищувати 5 хв. Отримані методом робокастингу зразки були термооброблені у вакуумній сушильній шафі при 350 °С протягом 2 год та консолідовані у вакуумній печі при 1900 °С  протягом 1 год. Проведений рентгенографічний аналіз на всіх стадіях виготовлення виявив зміни складу зразка після спікання та утворення до 15% (мас.) фази Mo₅Si₃. Визначено електричні та механічні властивості спечених зразків. Під час вимірювання вольт-амперних характеристик зразок нагрівся до 90 °С при потужності близко 1 Вт. Твердість за Віккерсом склала 9,5 ± 1,4 ГПа..