复杂碳化硅构件激光选区烧结增材制造技术及产业化

为此，团队结合前期研究基础，在国际上首次提出复杂SiC陶瓷构件激光选区烧结增材制造（Selective Laser Sintering，SLS）结合反应烧结的整体成形创新思路，研发出复杂SiC陶瓷构件整体成形的材料-装备-工艺成套技术，整体成形的构件强度较比利时鲁汶大学提高22%，成形尺寸1700×1700×600 mm3（是目前世界上最大的成形尺寸），主要技术指标国际领先，解决了高性能复杂SiC陶瓷构件的整体成形难题，促进了我国航空航天、电子信息等行业的技术进步。本参赛项目团队成立的产业化公司为华中地区唯一用SLS整体成形复杂SiC陶瓷构件的供应商。项目核心竞争力包括：

（1）自主研发出适合SLS的SiC粉材原材料。自主研发出粘结剂均匀包覆SiC粒料和增强增韧纤维粉材的制备方法，通过优化原材料组分有效改善SLS成形预制体的力学性能，为SiC陶瓷复合材料构件性能提升奠定基础。

（2）自主研发出大尺寸SiC陶瓷构件的高效SLS成形装备。自主研发出目前世界上最大成形尺寸的陶瓷SLS装备，成形尺寸达1700 mm×1700 mm×600 mm，解决了多激光振镜协同工作、海量数据处理、素坯清粉和后固化易破损等难题，实现复杂SiC构件的整体成形。

（3）自主研发出复杂SiC构件SLS结合反应烧结整体成形工艺。发明了SiC陶瓷构件的SLS整体成形工艺，建立了工艺参数、预制体微观结构和SiC陶瓷构件性能之间的耦合关系，揭示了预制体在反应烧结过程中的结构演变规律和相界面成形机制，实现了复杂SiC陶瓷构件的高性能整体成形（抗弯强度＞220 MPa，弹性模量＞280 GPa，相对密度＞99%，形变率＜2%）。

图1 增材制造复杂轻量化SiC构件

图2 增材制造其他陶瓷材料