碳化硅反射镜3D打印制备方法

空间反射镜作为折射式或折反射式空间光学系统的核心部件，主要应用于气象预报、资源考察、天文观察、太空探索、军事侦察、预警、强激光及光电跟踪等，具有极其重要的经济、国防、军事价值。空间反射镜的工作环境具有超低温、温差大、辐射高等特点，因此航天领域对其工作的可靠性稳定性要求很高。目前可以作为空间反射镜的制备材料有金属铝、金属铍、金属镍、单（多）晶硅、各种光学玻璃、复合材料和碳化硅等。其中光学玻璃具有接近0的热膨胀系数，良好的反射能力和可抛光性等，但密度较大，刚度差，热扩散能力较低，限制了其在空间中的应用。金属铝价格便宜、重量轻、反射镜的成本低、制备周期短，但其热性能差，难以适应太空环境。镍抛光性好，但密度大，低温热性能较差。铍具有十分优异的比刚度、热性能，可抛光性，但问题在于其毒性以及由此带来的昂贵价格。碳化硅材料具有较高的比刚度、导热系数和热稳定性，因此相对于其他反射镜材料，在镜体的轻量化及减小热变形方面具有明显的优势；致密的碳化硅材料具有较小的热膨胀系数，在较大温差条件下，抗热震性极佳，在较大温度范围内使用，镜面面形变化较小，使用寿命较长，加之碳化硅材料具有较好的光学加工特性及优异光学性能，各航天大国均将其列为空间光学遥感器的首选优质反射镜材料之一。目前轻量化反射镜坯的成型工艺主要有：注射成型、凝胶注模成型、压力成型等。注射成型是将碳化硅/树脂基复合粉料加入模具中，在适当的压力和温度下完成固化，得到毛坯。最后进行热解、机械加工，得到反射镜的轻量化结构。该方法存在素坯均匀性差、毛坯脱脂过程易产生缺陷、轻量化结构获得困难、直接成型难度大、素坯中存在较大的应力、不易制备大尺寸的陶瓷件等缺陷。凝胶注模成型是通过高分子单体和交联剂的聚合形成空间三维网状分子链，按照模具形状原位固定浆料中悬浮的碳化硅颗粒，得到轻量化碳化硅坯体。该工艺得到的素坯内部均匀、素坯抗弯强度高，但存在坯体中气孔不易消除、不易脱模等缺陷。压力成型是将造粒粉压制成镜坯，然后按要求对镜坯进行机械加工，完成整块镜坯的外形尺寸及轻量化结构加工，最后进行烧结。该方法均匀化程度高、弹性模量和抗弯强度较高、抛光性能好，但存在对设备要求高、只能实现镜坯整体的全开放式轻量化结构，不能适应轻量化复杂结构的要求等缺点。

华炬新产品研究所技术咨询委员会科研人员现推荐一项碳化硅反射镜3D打印制备方法，该技术的有益效果是：该技术首次将3D打印技术应用于轻量化反射镜坯体的制备，该方法不受轻量化反射镜坯体的形状和尺寸的限制，可以快速制备出精度高、相对密度高的坯体。无需模具，无需后续机械加工，结合塑性泥料以及具体工艺为轻量化反射镜坯体的制备提供了新的工艺方法，大大降低了轻量化反射镜坯体的生产周期、成本和难度，适用于无压或有压烧结，实现了轻量化反射镜坯体的快速无模制造，为轻量化反射镜坯体的成型提供了一种新的制备方法，现将该碳化硅反射镜3D打印制备方法及实施例介绍如下供研究交流参考：（811441  285473）

该项目由华炬新产品研究所技术咨询委员会多位专家根据目前国内该领域最新技术推荐的新技术、新产品、新工艺，包括技术工艺、技术创新、技术配方、方法步骤及实例等方面的推荐，供同仁参考交流，鉴于技术配方的特殊性不接受退款，请根据需要斟酌后支付，谢谢。