中國粉體網(wǎng)訊  石英陶瓷具有石英玻璃的許多優(yōu)良性質(如熱膨脹系數(shù)小、熱震穩(wěn)定性好、電性能好、耐化學侵蝕性好等)。還具有石英玻璃不具有的其他優(yōu)良性質。因此石英陶瓷一經(jīng)研發(fā)出來就大規(guī)模用于火箭、導彈、玻璃等多數(shù)工業(yè)領域。時至今日，石英陶瓷已經(jīng)成為超音速導彈天線罩的主要材料，如美國“愛國者”、“潘興II”、“Sam-D”、俄羅斯的“C-300”、意大利的“Aspide”等導彈天線罩均使用石英陶瓷。我國也有多個型號的導彈采用了石英陶瓷天線罩。

美國Ceradyne公司生產(chǎn)的熔融石英陶瓷天線罩

陶瓷天線罩航天部件一般具有尺寸較大、薄壁、弧形等異構特點，傳統(tǒng)成型工藝采用減材方法，不僅材料浪費嚴重，加工成本高、周期長，而且在加工過程中極易脆裂，成品率低。陶瓷3D打印成型技術具有制備復雜結構、近凈成型、無模快速制造和降低成本等優(yōu)勢。目前國內開展陶瓷增材制造材料、成型工藝、裝備研究還處于起步階段，特別是致密性好、強度高的陶瓷光固化成型（SLA）膏料研制、陶瓷實體件脫脂、燒結過程中防止開裂、變形等關鍵技術還存在諸多瓶頸難題。

近日，西安交通大學研究人員在石英陶瓷3D打印領域取得新進展。該校鮑崇高教授團隊采用陶瓷光固化成型技術，系統(tǒng)研究了SLA膏料組分、光固化成型、脫脂、燒結以及后處理等關鍵技術，其目標結構件成型周期僅需17小時，通過纖維增強、復合浸漬、優(yōu)化成型、脫脂、燒結工藝等，獲得了滿足致密性、強度和尺寸精度等要求，在復雜構件陶瓷增材制造技術方面取得重要突破。

具體方法上，研究組采用聚多巴胺對熔融石英（SiO₂）陶瓷進行表面包覆改性，取代了傳統(tǒng)光固化成型膏料制備所需的分散劑和吸光劑，制備了基于光固化成型（SLA）技術的SiO_2f/m-SiO₂陶瓷膏料。所制備的SiO_2f/m-SiO₂陶瓷膏料具有優(yōu)異的流變特性和更高的成型精度。采用光固化成型結合硅溶膠浸漬技術對SiO_2f/m-SiO₂復合陶瓷進行浸漬處理對SiO_2f/m-SiO₂復合陶瓷的力學性能進行改善。結果表明，當浸漬次數(shù)為3次時，SiO_2f/m-SiO₂復合陶瓷的力學性能得到較大提升，其中彎曲強度增幅約20.4%，壓縮強度增幅約42.0%。

該研究團隊近年來在耐高溫、高透波、多孔復雜結構的氮化硅、氧化鋯、氧化鋁等陶瓷增材制造開展了系列研究，著重對膏料流變特性、光固化成型機理、成型缺陷形成及消除機理以及復雜構件形性調控機制等方面進行了深入研究，研究成果不僅在《增材制造》（Additive Manufacturing）、《歐洲陶瓷學會雜志》（Journal of the European Ceramic Society ）和《國際陶瓷》（Ceramics International）等國際著名期刊發(fā)表研究論文5篇，而且聯(lián)合航天應用部門研制了較大尺寸的多種陶瓷樣件，對解決功能-結構一體化高性能陶瓷增材制造及應用“最后一公里”問題具有重要意義。

參考來源：西安交通大學、中國粉體網(wǎng)

（中國粉體網(wǎng)編輯整理/山川）

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