為此,團隊結合前期研究基礎,在國際上首次提出復雜SiC陶瓷構件激光選區燒結增材制造(Selective Laser Sintering,SLS)結合反應燒結的整體成形創新思路,研發出復雜SiC陶瓷構件整體成形的材料-裝備-工藝成套技術,整體成形的構件強度較比利時魯汶大學提高22%,成形尺寸1700×1700×600 mm3(是目前世界上最大的成形尺寸),主要技術指標國際領先,解決了高性能復雜SiC陶瓷構件的整體成形難題,促進了我國航空航天、電子信息等行業的技術進步。本參賽項目團隊成立的產業化公司為華中地區唯一用SLS整體成形復雜SiC陶瓷構件的供應商。項目核心競爭力包括:
(1)自主研發出適合SLS的SiC粉材原材料。自主研發出粘結劑均勻包覆SiC粒料和增強增韌纖維粉材的制備方法,通過優化原材料組分有效改善SLS成形預制體的力學性能,為SiC陶瓷復合材料構件性能提升奠定基礎。
(2)自主研發出大尺寸SiC陶瓷構件的高效SLS成形裝備。自主研發出目前世界上最大成形尺寸的陶瓷SLS裝備,成形尺寸達1700 mm×1700 mm×600 mm,解決了多激光振鏡協同工作、海量數據處理、素坯清粉和后固化易破損等難題,實現復雜SiC構件的整體成形。
(3)自主研發出復雜SiC構件SLS結合反應燒結整體成形工藝。發明了SiC陶瓷構件的SLS整體成形工藝,建立了工藝參數、預制體微觀結構和SiC陶瓷構件性能之間的耦合關系,揭示了預制體在反應燒結過程中的結構演變規律和相界面成形機制,實現了復雜SiC陶瓷構件的高性能整體成形(抗彎強度>220 MPa,彈性模量>280 GPa,相對密度>99%,形變率<2%)。
圖1 增材制造復雜輕量化SiC構件
圖2 增材制造其他陶瓷材料
已有樣品/樣機。
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