氮化硅（Si3N4）是硅和氮的無機非金屬化合物，在一百五十多年前被國外科學(xué)家成功研制，20世紀50年代開始應(yīng)用，作為工程材料，到60年代受到重視。氮化硅作為一種重要的結(jié)構(gòu)陶瓷材料，具有同其他金屬和材料更為優(yōu)越的耐高溫、耐腐蝕、耐磨性、高抗彎強度等性能，能夠被應(yīng)用于傳統(tǒng)材料所不能適應(yīng)匹配的高要求極端運作環(huán)境，被認為是*具有應(yīng)用前景的高溫結(jié)構(gòu)陶瓷材料之一。

氮化硅：新材料中*耀眼的明珠

氮化硅是新材料領(lǐng)域中一顆耀眼的明珠，和常規(guī)材料相比，它具有巨大的優(yōu)勢：它是一種超硬物質(zhì)，密度小，本身具有潤滑性，并且耐磨損，除氫氟酸外，不與其他無機酸反應(yīng)，抗腐蝕能力強；高溫時也能抗氧化。而且它還能抵抗冷熱沖擊，在空氣中加熱到1000℃以上，急劇冷卻再急劇加熱，也不會碎裂。正是擁有如此優(yōu)異的特性，氮化硅被譽為是結(jié)構(gòu)陶瓷家族中綜合性能*為優(yōu)良的一類，人們常常利用它來制造軸承、氣輪機葉片、機械密封環(huán)、*性模具等機械構(gòu)件。

氮化硅的這些性能足以與高溫合金相媲美。但作為高溫結(jié)構(gòu)材料，它也存在抗機械沖擊強度低，容易發(fā)生脆性斷裂等缺點，很難通過機械加工等減法成型方法成型，正因如此，陶瓷3D打印技術(shù)的推廣和應(yīng)用成為在整個3D打印行業(yè)中*吸引力的關(guān)注點。

航空航天應(yīng)用快速增長，

或成為*重要的應(yīng)用領(lǐng)域

目前氮化硅陶瓷應(yīng)用需求不斷擴大，數(shù)據(jù)顯示，2019年全球氮化硅陶瓷市場規(guī)模達到2.1億美元，同比上年增長5.5%，預(yù)計到2025年底市場規(guī)模將達到3.1億美元。值得注意的是，隨著氮化硅陶瓷市場規(guī)模持續(xù)增長，氮化硅陶瓷3D打印在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用也在不斷加大，從氮化硅下游行業(yè)需求占比來看，航空航天仍然占據(jù)*重要的地位，占需求總量的15%。

氮化硅尤其在航空航天、高溫發(fā)動機等高科技領(lǐng)域具有優(yōu)勢。1）航空發(fā)動機領(lǐng)域：是發(fā)展高推重比航空發(fā)動機理想材料，有望取代高溫合金；2）航天領(lǐng)域：可用于火箭發(fā)動機熱結(jié)構(gòu)件、飛行器的熱防護系統(tǒng)等；3）汽車工業(yè)領(lǐng)域：提高整車性能，減輕車身重量；4）核電：可用于核電高溫部件及核燃料的包殼材料等；5）兵器：用于炮筒。

提起氮化硅在國家高端武器配備上的應(yīng)用，其實，它還在我國軍工建設(shè)中發(fā)揮著更大的作用，讓氮化硅這顆“明珠”更加璀璨耀眼。利用氮化硅結(jié)構(gòu)陶瓷的高硬度、高耐磨性可以制備陶瓷刀具、陶瓷軸承、防彈裝甲、各種閥門、耐磨襯里、密封環(huán)；利用氮化硅結(jié)構(gòu)陶瓷的耐高溫性能可以制備高溫陶瓷熱交換器、汽車尾氣過濾器、燃氣輪機高溫過流部件；利用氮化硅機構(gòu)陶瓷的透明性可以制備透明光管、導(dǎo)彈窗口材料；利用氮化硅功能陶瓷的電絕緣性能和透微波性能可以制備雷達天線罩等。

此外，由于其*的抗菌和抗病毒能力，以及其優(yōu)異的生物相容性，氮化硅在醫(yī)療領(lǐng)域也廣受歡迎。特別適用于牙科、骨科和顱頜面植入物領(lǐng)域。

PEP技術(shù)助力，

輕松加工高致密陶瓷零部件

氮化硅雖然擁有眾多優(yōu)勢，但其本身的硬度高，脆性大，陶瓷樣件的加工上有較大的難度和局限。同時，一般的加工方式對于刀具磨損大，樣件易開裂，整個加工工藝復(fù)雜且代價高昂。

作為一家專注于金屬/陶瓷間接3D打印裝備及材料研發(fā)生產(chǎn)的高新技術(shù)企業(yè)，升華三維的突出優(yōu)勢之一便是直擊氮化硅材料傳統(tǒng)加工制造的痛點，很好地規(guī)避了精密加工帶來的問題，為高致密陶瓷零部件加工用戶提供更穩(wěn)定的解決方案。通過獨有的粉末擠出打印技術(shù)（Powder Extrusion printing，PEP）加持，工程師可以自由設(shè)計復(fù)雜的樣件結(jié)構(gòu)，整個成形過程不需要磨具，降低了時間和生產(chǎn)成本，具有不可比擬的優(yōu)勢。

以3D打印氮化硅燃氣輪機渦輪葉片為例。渦輪葉片是燃氣渦輪發(fā)動機中渦輪段的重要組成部件，其作為世界公認*難制備的部件，僅就工作環(huán)境而言，高溫、高速、高應(yīng)力和高腐蝕的工作環(huán)境就極為嚴苛，同時其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造難度大，對組織性能和加工質(zhì)量要求極高。對此，升華三維擁有的氮化硅陶瓷3D打印技術(shù)為高性能燃氣輪機渦輪葉片的設(shè)計與制造開辟了新的工藝途徑，研發(fā)團隊從氮化硅原料、燒結(jié)助劑種類、燒結(jié)工藝等多方面探索提升產(chǎn)品質(zhì)量，克服了發(fā)動機在多行業(yè)應(yīng)用發(fā)展過程中對材料、結(jié)構(gòu)、工藝、性能及應(yīng)用等方面提出的多種挑戰(zhàn)。

近年來我國高端制造業(yè)釋放出巨大活力，國防軍工、航空航天等高端裝備領(lǐng)域迎來快速發(fā)展期，高端裝備輕量化的先進陶瓷材料氮化硅成為許多國家競相發(fā)展的高科技材料，前景可期。升華三維將加快科技研發(fā)與自主創(chuàng)新，通過3D打印出高精尖的陶瓷裝備與配件，幫助用戶提升高端裝備的研發(fā)速度，降低造價成本，為國防軍工、航天事業(yè)發(fā)展做出貢獻。

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