太空制造技术重点实验室实现0.55米碳化硅反射镜预制体制造

  碳化硅(Silicon carbide,SiC)是一种性能优异的结构陶瓷材料,具有密度低、机械强度高、导热系数高、热膨胀系数小和化学稳定性好等优点,可制备成轻质、高强度、高精度和高尺寸稳定性的精密碳化硅陶瓷部件,应用于工业窑炉、半导体工业、航空航天和核工业等领域;同时SiC也是一种Si-C键很强的共价键化合物,具有硬度高和脆性大的特点,难以机械加工,传统成型方法如注浆成型、等静压成型和挤出成型等,在大尺寸、复杂精细结构碳化硅陶瓷部件的成型方面具有一定的局限性。

  立体光刻(Stereolithography,SL)3D打印能够制备出高强度、高精度、高结构均一性和高结构复杂性的陶瓷坯体,在工时和成本方面具有较大优势,为陶瓷部件的定制化、精细化和结构-功能一体化制备提供了新途径,但由于碳化硅陶瓷的吸光特性,碳化硅陶瓷部件的立体光刻3D打印工艺仍存在诸多技术瓶颈。

  太空制造技术重点实验室于2020年在国际上首次实现了陶瓷材料在太空环境中的立体光刻3D打印,并在相关技术基础上开展了碳化硅陶瓷材料的3D打印工艺研究。同时针对大尺寸、复杂精细结构碳化硅陶瓷部件的成型需求,进行了相关技术攻关,近日团队实现了直径0.55米碳化硅反射镜预制体的精密制造。团队后续将联合国内优势单位在轻量化碳化硅复杂结构的应用方面开展深入合作,推进此项技术服务航空航天、半导体、能源等重要领域。

立体光刻3D打印的直径0.55米碳化硅反射镜预制体(A)和科研团队(B)

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