《Additive Manufacturing》：采用材料挤出和激光熔覆增材制造工艺，制备SiC陶瓷反射面

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分类：行业动态
发布时间：2023-06-05 18:32
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2022年6月26日，中科院上海硅酸盐研究所陈健副研究员及研究团队在《Additive Manufacturing》上发表以SiC ceramic mirror fabricated by additive manufacturing with material extrusion and laser cladding为题的研究论文，报道了在研究SIC复杂结构陶瓷制备方法时，采用3D打印技术成功制备了 SiC 陶瓷复杂元件。

原文链接：

//doi.org/10.1016/j.addma.2022.102994

研究简介

随着光学元件孔径的增大，碳化硅光学元件与支撑结构的一体化设计将导致碳化硅光学元件的结构更加复杂，这是传统陶瓷成型和烧结技术难以实现的。本文报道了一种制备反应键合碳化硅陶瓷底面的新型成形方法。通过改变润滑剂石蜡(PW)的含量，制备了由碳化硅、炭黑粉末和有机粘结剂组成的四种不同固含量的混合物，并通过材料挤出(MEX)进行了3D打印。研究了固含量对混合物流变性能、热膨胀行为和脱粘后试样形貌的影响。

同样，在最佳固含量条件下，碳化硅与炭黑分别以50:50和60:40为比例制备两种材料，并对其微观结构进行分析和比较。结果表明:当碳化硅与炭黑的比例为60:40，最佳固载量为~60 vol%时，采用MEX和反应烧结可制得抗弯强度为310.41±39.32 MPa，弹性模量为346.3±22.80 GPa的反应烧结碳化硅陶瓷。

随后，采用激光熔覆的方法在3D打印SiC表面制备致密的玻璃层，经抛光镀银膜后，反光效果好。在500 ~ 800 nm范围内，平均反射率大于97%。激光熔覆硅层作为过渡层，提高了玻璃熔体与底面之间的润湿性，减弱了SiC的分解。该策略为材料挤出和激光熔覆制备高精度、高强度、高密度碳化硅陶瓷反射镜提供了新的方案。