【仪表网 研发快讯】近期，中国科学院长春光机所光学系统先进制造重点实验室张舸研究员团队在碳化硅陶瓷增材制造领域取得新进展，相关工作以“Vat photopolymerization of large-aperture high performance SiC mirror through multiphase carbon infiltration modification”为题，发表于增材制造领域国际顶级期刊《Additive Manufacturing》(中国科学院一区、影响因子11.0)。长春光机所李伟助理研究员为论文第一作者，长春光机所张舸研究员、空间应用中心王功研究员为论文共同通讯作者。
增材制造技术基于离散-堆积原理可实现任意构型碳化硅陶瓷材料制备，具有短周期、大规模、快速响应等特点，为碳化硅陶瓷的成型提供了新质生产力。然而，增材制造成型的碳化硅预制体经致密化反应熔渗烧结后存在大量硅相，严重削弱碳化硅陶瓷的强度、模量、热导率等性能，是该技术难以走向应用的主要原因之一。因此，如何实现低残留硅相的增材制造碳化硅陶瓷制备，充分发挥碳化硅材料本征优质属性，是目前国内外的研究热点和难点。
针对这一问题，我所张舸研究员团队创新性提出复合碳源反应熔渗法，建立了硅-碳反应动力学模型，结合石墨化处理将残留硅相由48.24%降低至11.58%，大幅降低了因硅-碳反应速率过快导致的“渗硅阻塞”效应，同时材料的弯曲强度和弹性模量分别提升了52.21%和21.28%。以本研究为理论指导，团队完成了500mm碳化硅反射镜研制。
图1 增材制造碳化硅显微组织演化
图2 基于增材制造技术的500mm口径碳化硅反射镜
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