近日，中科院上硅所研究團隊提出了材料擠出（MEX）打印結合前驅體滲透裂解（PIP）與常壓固相燒結的復合工藝路線，顯著降低了無壓燒結過程中的線收縮，從21.71%降至6.38%；也提高了材料致密度，最高達3.17g·cm?3，抗彎強度為359MPa，彈性模量為381GPa，熱導率達165.76W·m?1·K?1，且在1500℃高溫環境下仍能保持357MPa的抗彎強度，為極端環境下使用復雜結構碳化硅陶瓷部件的精密制造提供了技術支撐。相關研究成果發表在《增材制造》Additive Manufacturing上。

論文地址：https://doi.org/10.1016/j.addma.2025.105024

MEX-3D打印SiC陶瓷流程圖

PIP工藝抑制MEX結合常壓固相燒結SiC陶瓷的尺寸收縮

當前，3D打印方法制備的碳化硅陶瓷主要面向缺陷容忍度較高的反應燒結碳化硅陶瓷，但反應燒結碳化硅陶瓷中通常存在>30vol%的殘余游離硅，硅熔點低于1410℃，導致其高溫性能受限，進而限制了3D打印碳化硅陶瓷在極端服役環境下的應用場景。

3D打印常壓固相燒結SiC陶瓷的力熱性能

上硅所研究團隊具體是在3D打印多孔坯體中進行聚碳硅烷（PCS）前驅體的真空浸漬裂解（PIP），使其在1300℃下轉化為原位納米碳化硅顆粒填充孔隙，并構建內部微觀支撐骨架。為解決坯體強度低的問題，團隊進一步引入預燒結處理工藝，在增強坯體強度的同時保持適量開孔結構，以實現PCS高效滲透與缺陷控制。該工藝實現了雙重突破，即一方面在燒結過程中避免了游離硅相的生成，使材料具備優異的高溫力學性能；另一方面通過PIP過程中形成的碳化硅骨架，有效抑制了燒結收縮。

參考來源：中科院上硅所