3D打印成功制备具有重要应用价值的高性能Al基SiC复合材料

铝基碳化硅（Al/SiC）复合材料是一种金属基复合材料，既有合金的韧性，又有碳化硅的高硬度、高导热、低膨胀与优异的耐磨性，可应用于卫星结构件、激光通信转台和无人机机身的制造，实现结构件的轻量化（轻量化率≥30%），同时保障设备在极端恶劣环境下服役的稳定性和可靠性。该材料在航空航天、电子封装、新能源汽车等领域重要的应用价值。

仅作展示，图文无关

行业应用痛点

尽管铝基碳化硅（Al/SiC）特性优异，工业应用需求旺盛，但碳化硅的存在使得其加工难度、周期与成本都居高不下，一定程度上限制了其更广泛的应用。目前，金属激光熔覆增材制造工艺可以制备低体份（15%以内）铝基碳化硅，但产品性能与应用需求差距较大。间接增材制造结合熔渗工艺为铝基碳化硅成型提供了新的思路。

创新技术方案

光固化3D打印结合铝合金溶渗

近期，依托乾度高科提供的光固化陶瓷增材制造装备，国内某科研单采用3D打印结合铝合金熔渗工艺制备了高性能铝基碳化硅材料，技术路径如下：

1、首先将碳化硅粉体与光敏树脂、分散剂等按照一定配比混合搅拌，得到低黏度、高固相含量、高活性光敏树脂基碳化硅浆料；

2、随后将浆料转移至陶瓷光固化3D打印设备中，通过紫外光逐层固化，打印出碳化硅坯体；

3、然后对碳化硅坯体进行高温脱脂处理，以去除坯体中的有机物，释放坯体中的残余应力，得到具有一定孔隙结构的碳化硅骨架；

4、最后通过渗铝工艺使熔融铝液充分浸渗填充碳化硅骨架中的孔隙，获得致密均匀的铝基碳化硅样品。

图1 陶瓷光固化3D打印设备（左）和碳化硅陶瓷坯体打印（右）

图2 铝基碳化硅样品

表1 铝基碳化硅复合材料性能

材料 性能	密度 g/cm3	孔隙率 %	弯曲强度 MPa	弹性模量 GPa	导热系数 RT，W·m-1·K-1	热膨胀系数 30℃，×10-6 K-1
Al/SiC	3.01	0.31	512.47	124.65	170	8.05

方案的技术优势与应用前景

“光固化3D打印-脱脂预处理-渗铝”的技术方案制备铝基碳化硅产品，核心关键在于碳化硅浆料的固含量与脱脂后多孔碳化硅的机械强度，这是乾度高科陶瓷增材装备的核心优势。跟传统铝基碳化硅材料制备工艺相比，这条技术路线具有周期短、性能优、成本低等优势。此外，该技术方案打破了传统制造工艺的局限性，拓展了铝基碳化硅产品设计自由度；通过铝合金熔渗工艺提高了铝基碳化硅材料的致密度和强度，改善了材料的结构均一性。

乾度高科的铝基碳化硅技术有望助力以下多个领域取得应用突破。

1、‌航空航天领域

航天光机结构定制，为高精度光学器件提供解决方案。

2、‌电子封装领域

雷达微波功率管封装底座、IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管）基板等，相比传统钨/铜（W/Cu）合金可减重80%以上。

3、‌热管理领域

随着800V高压快充碳化硅平台在新能源汽车制造领域的应用推广，碳化硅器件在高端车型中的渗透率已突破30%，铝基碳化硅材料的需求也将持续增长。

江苏乾度智造高科技有限公司采用光固化3D打印结合铝合金熔渗工艺制备了高性能铝基碳化硅材料，打破了传统制造工艺的局限性，为复杂、精细结构铝基碳化硅产品的快速、低成本、高精度制造提供了新方案。公司将为航空航天、半导体、新能源等领域客户不断优化技术方案，提供优质装备与技术服务。

#增材制造#3D打印 

欢迎转发

千人行业专家交流Q群：248112776

延伸阅读：

1.3D·24｜3D打印火星基地1年入住实验；星河动力正建增材设计制造基地；共享集团入选卓越级智能工厂；西发增材板块完成3.5亿融资

2.重磅！融资3.5亿！航天六院西发公司增材制造板块完成首轮股权融资

3.国际巨头要查金属3D打印的“绿色身份证”？这家国产品牌亮出方案！

4.3D打印新力量：西空智造“智能三打”助力高端装备制造