亚洲精品久久无码午夜一区二区,在线观看亚洲一区二区,五月丁香啪啪.

深度融合：PEP技術推動反應燒結碳化硅應用增長極

升華三維 2023-11-24 | 閱讀：432

碳化硅陶瓷具有強度高、硬度高、化學性能穩(wěn)定、導熱系數高、熱膨脹系數小、耐磨性能好等特點。碳化硅作為特種陶瓷中的結構陶瓷類別，被廣泛應用于各種先進制造領域。

▲碳化硅陶瓷應用領域

反應燒結碳化硅制造相形見絀

反應燒結碳化硅（Reaction-Bonded Silicon Carbide, RBSC）是將原料成型體（碳化硅微粉、石墨、炭黑、粘結劑及各種添加劑）在1720度高溫下通過固相，液相和氣相相互間發(fā)生化學反應，同時進行致密化和規(guī)定組分的合成，得到近尺寸的燒結體過程。反應燒結碳化硅具有高溫強度大、抗氧化性強、耐酸堿腐蝕性強、熱穩(wěn)定性能好、熱導率高、硬度僅次于金剛石具有高耐磨性?，F已被加工成碳化硅噴火嘴燒嘴套、橫梁輥棒、冷風管、輻射管、碳化硅耐磨內襯等各種耐高溫，耐磨，耐腐蝕性產品。并廣泛應用于電力、鋼鐵、陶瓷、高溫窯爐、礦山、煤炭、石油、化工、機械制造等各個行業(yè)領域，并得到社會各界的廣泛認可。

▲反應燒結碳化硅產品（來源網絡）

然而隨著國家高技術產業(yè)的快速發(fā)展和需求的增加，碳化硅市場前景愈發(fā)廣闊，相應的應用要求也日趨嚴格。特別是在復雜碳化硅產品的制造方面，對航空航天、軍工、新能源和半導體等前沿技術領域發(fā)展有著重要的戰(zhàn)略意義。然而由于碳化硅陶瓷材料具有缺陷敏感性強、高溫燒結變形大、燒結后難以加工等特點，較難使用有模成型技術實現大尺寸、復雜結構的碳化硅產品制造。相對高端前沿材料的應用普及就相形見絀，嚴重制約了其在高新技術的發(fā)展步伐。

3D打印有望成為新的突破點

盡管熱等靜壓、擠壓和注射成型已廣泛用于碳化硅產品成型體的制備。而相比于傳統(tǒng)的成型技術，3D打印技術具有智能、無模、精密、高復雜度的制造能力，它能夠完成傳統(tǒng)工藝不可能完成的制造。不過相對于塑料或金屬有固定的熔點，通過加熱融化后就可以進行粘貼。而碳化物陶瓷沒有熔點，如碳化硅會在高溫下氧化成二氧化硅，或者是其他的氣體、激光的作用下直接分解，導致無法直接3D打印，需打印出一個素坯再去燒結。從碳化硅的素壞成型工藝環(huán)節(jié)入手，再結合反應燒結工藝特性，使燒成的碳化硅陶瓷毛坯達到近凈成型，以減少后續(xù)加工量，并保證產品性能滿足使用要求，這將成為復雜結構碳化硅陶瓷制備工藝的主要研究方向。

▲3D打印碳化硅樣品（樣品來源：升華三維）

目前，大多數3D打印SiC陶瓷方法中打印材料固含量較低、硅含量較高、力學性能較低。如直接墨水書寫（DIW）的墨水中的固相含量太低，會導致陶瓷坯體致密度較低；激光打印在燒結過程中產生的熱應力難以避免產生裂紋，導致最終產品力學性能較差；而粘結劑噴射（BJP）限制了粉末填充密度，導致SiC體積分數受限；立體光刻（SLA）雖然能夠制備出高強度、高精度、高結構均一性和復雜性的陶瓷坯體，但由于碳化硅的吸光特性，導致其在制備碳化硅部件時仍存在諸多技術瓶頸。因此，在提高碳化硅陶瓷的加工效率、降低制備成本成為亟待解決的問題。

PEP推動反應燒結碳化硅應用增長極

升華三維通過基于粉末擠出（PEP）自主研發(fā)的工業(yè)型獨立雙噴嘴3D打印機，可利用顆粒碳化硅基復合材料打印出具有一定結構密度復雜結構生坯，再結合反應燒結工藝，實現近尺寸、輕量化、一體化的碳化硅陶瓷產品制造。目前已成功進入到我國航空航天、核工業(yè)、電力化工、光伏半導體等高端制造領域，有望成為促進中國制造創(chuàng)新、轉型升級的新工具，具有很高的應用價值。

隨著光伏、電子、半導體行業(yè)的崛起，科技的發(fā)展對芯片的需求量日益劇增，在晶圓制造的過程中普遍使用的石英晶圓載具，因其生產工藝和石英材料特性，使用壽命為3-6個月；而碳化硅晶圓載具代替石英，使用壽命可達5年以上，可顯著降低使用成本及維護維修停線造成的產能損失。某半導體領域客戶，利用PEP技術結合反應燒結工藝制造碳化硅晶圓載具，為晶圓載具的靈活結構設計提供了支持，3D打印的一體化制備有效減少制作周期和生產成本。制備的碳化硅晶圓載具具備純度高、高溫強度高、耐熱沖擊、耐腐蝕、耐磨損等優(yōu)勢，在下游客戶生產中具備穩(wěn)定性好、使用壽命長、維護成本低等優(yōu)點。

▲3D打印碳化硅晶圓載具（來源：升華三維）

在空間探測領域，上海硅酸鹽研究所利用升華三維大尺寸獨立雙噴嘴打印機UPS-556系統(tǒng)的顆粒熔融沉積結合反應燒結制備SiC陶瓷新方法，成功制備了碳化硅陶瓷光學元件等高附加值組件，獲得廣泛關注。顆粒熔融打印方法避免了微重力條件下粉體打印潛在的危害，為未來空間3D打印提供了可能。此案例中的一體化、大尺寸、輕量化碳化硅反射鏡的成功制備，可有力地支撐國家遙感衛(wèi)星發(fā)展和空間基礎設施建設，提升了我國在遙感探測技術的核心競爭力。

▲碳化硅光學元件（來源：上海硅酸鹽研究所）

隨著碳化硅應用領域的不斷擴展，反應燒結碳化硅在電子、光電、航空航天和冶金等領域的應用也逐年增加，這將直接推動該應用市場的增長。碳化硅陶瓷制備技術的高速發(fā)展，使得其性能不斷提高，這將進一步推動碳化硅市場的發(fā)展。3D打印技術作為高端裝備制造領域的重要技術手段，始終致力于解決傳統(tǒng)制造工藝提出的挑戰(zhàn)，在實現特種陶瓷無模成形、縮減產品設計周期、精細陶瓷微結構等方面發(fā)揮著極其重要的作用，而反應燒結碳化硅工藝具有處理溫度低、時間短、不需要特殊及昂貴的設備、反應燒結胚件不收縮，尺寸幾乎不變、燒結過程無需加壓，可以制備大尺寸、形狀復雜的制品等特點?？梢钥吹?span style="color: rgb(79, 129, 189);">PEP技術結合無壓燒結工藝有望推動碳化硅3D打印成為極具吸引力的增長極。

致力創(chuàng)新智造，深研特種陶瓷/金屬制造

升華三維作為國內金屬／陶瓷間接3D打印技術的引領者，已建成了集材料、設備、工藝一體化的生態(tài)運營體系。公司PEP技術成型工藝簡單，可以直接結合傳統(tǒng)粉末冶金成熟穩(wěn)定的工藝，其投入和維護成本相對更低；采用顆粒材料擠出打印方式，可以更大程度上減少材料的浪費，且生產過程更環(huán)保。升華三維一路逐夢前行，一直致力于間接3D打印技術的推廣和應用。目前正借助PEP技術與粉末冶金工藝深度融合，不斷實現碳化硅陶瓷等陶瓷/金屬材料在不同應用領域的創(chuàng)新制造，為滿足航空航天、軍工國防、電子信息、工業(yè)制造等的復雜結構、輕量化、高性能需求提供高質量服務方案。