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复杂结构SiC陶瓷部件的精密制造技术

2026-08-07 09:41:58

碳化硅陶瓷极高的硬度和显著的脆性使其难以通过传统加工方法制造复杂结构件,这一技术瓶颈长期制约了其在高端装备中的广泛应用。近年来,先进制备工艺的发展为复杂结构SiC陶瓷部件的制造提供了新路径。

在制备工艺创新方面,材料挤出(MEX)打印结合前驱体渗透裂解(PIP)与常压固相烧结的复合工艺路线取得重要进展。该工艺通过在3D打印多孔坯体中进行聚碳硅烷前驱体的真空浸渍裂解,使其在1300℃下转化为原位纳米SiC颗粒填充孔隙,构建内部微观支撑骨架;同时引入预烧结处理工艺(1750-2050℃),在增强坯体强度的同时保持适量开孔结构,实现前驱体的高效渗透与缺陷控制。

该工艺实现了双重突破:一方面在烧结过程中避免了游离硅相的生成,使材料具备良好的高温力学性能;另一方面有效抑制了烧结收缩,将线性收缩率从21.71%降低至6.38%。制备的SiC陶瓷密度达3.17g/cm³,抗弯强度为359MPa,弹性模量为381GPa。

在精密加工环节,碳化硅陶瓷部件的加工精度控制至关重要。以碳化硅陶瓷导轨为例,经机器铣磨及手工精抛后,精度可控制在1微米以内。复杂结构部件的尺寸精度和表面质量直接影响设备性能,高精度磨削加工是实现微米级尺寸公差的必要手段。

随着先进制备工艺和精密加工技术的持续融合,复杂结构SiC陶瓷部件的制造能力不断增强,为半导体设备关键零部件的定制化需求提供了更广阔的技术空间。


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