【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】近期，中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光機(jī)所光學(xué)系統(tǒng)先進(jìn)制造重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室張舸研究員團(tuán)隊(duì)在碳化硅陶瓷增材制造領(lǐng)域取得新進(jìn)展，相關(guān)工作以“Vat photopolymerization of large-aperture high performance SiC mirror through multiphase carbon infiltration modification”為題，發(fā)表于增材制造領(lǐng)域國(guó)際頂級(jí)期刊《Additive Manufacturing》(中國(guó)科學(xué)院一區(qū)、影響因子11.0)。長(zhǎng)春光機(jī)所李偉助理研究員為論文第一作者，長(zhǎng)春光機(jī)所張舸研究員、空間應(yīng)用中心王功研究員為論文共同通訊作者。
 

　　增材制造技術(shù)基于離散-堆積原理可實(shí)現(xiàn)任意構(gòu)型碳化硅陶瓷材料制備，具有短周期、大規(guī)模、快速響應(yīng)等特點(diǎn)，為碳化硅陶瓷的成型提供了新質(zhì)生產(chǎn)力。然而，增材制造成型的碳化硅預(yù)制體經(jīng)致密化反應(yīng)熔滲燒結(jié)后存在大量硅相，嚴(yán)重削弱碳化硅陶瓷的強(qiáng)度、模量、熱導(dǎo)率等性能，是該技術(shù)難以走向應(yīng)用的主要原因之一。因此，如何實(shí)現(xiàn)低殘留硅相的增材制造碳化硅陶瓷制備，充分發(fā)揮碳化硅材料本征優(yōu)質(zhì)屬性，是目前國(guó)內(nèi)外的研究熱點(diǎn)和難點(diǎn)。
 

　　針對(duì)這一問(wèn)題，我所張舸研究員團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新性提出復(fù)合碳源反應(yīng)熔滲法，建立了硅-碳反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型，結(jié)合石墨化處理將殘留硅相由48.24%降低至11.58%，大幅降低了因硅-碳反應(yīng)速率過(guò)快導(dǎo)致的“滲硅阻塞”效應(yīng)，同時(shí)材料的彎曲強(qiáng)度和彈性模量分別提升了52.21%和21.28%。以本研究為理論指導(dǎo)，團(tuán)隊(duì)完成了500mm碳化硅反射鏡研制。
 

圖1 增材制造碳化硅顯微組織演化
 

圖2 基于增材制造技術(shù)的500mm口徑碳化硅反射鏡