用氮化硅陶瓷材料，迎接3D打印高端应用的“蓝海”

氮化硅（Si3N4）是硅和氮的无机非金属化合物，在一百五十多年前被国外科学家成功研制，20世纪50年代开始应用，作为工程材料，到60年代受到重视。氮化硅作为一种重要的结构陶瓷材料，具有同其他金属和材料更为优越的耐高温、耐腐蚀、耐磨性、高抗弯强度等性能，能够被应用于传统材料所不能适应匹配的高要求极端运作环境，被认为是*具有应用前景的高温结构陶瓷材料之一。

氮化硅：新材料中*耀眼的明珠

氮化硅是新材料领域中一颗耀眼的明珠，和常规材料相比，它具有巨大的优势：它是一种超硬物质，密度小，本身具有润滑性，并且耐磨损，除氢氟酸外，不与其他无机酸反应，抗腐蚀能力强；高温时也能抗氧化。而且它还能抵抗冷热冲击，在空气中加热到1000℃以上，急剧冷却再急剧加热，也不会碎裂。正是拥有如此优异的特性，氮化硅被誉为是结构陶瓷家族中综合性能*为优良的一类，人们常常利用它来制造轴承、气轮机叶片、机械密封环、*性模具等机械构件。

氮化硅的这些性能足以与高温合金相媲美。但作为高温结构材料，它也存在抗机械冲击强度低，容易发生脆性断裂等缺点，很难通过机械加工等减法成型方法成型，正因如此，陶瓷3D打印技术的推广和应用成为在整个3D打印行业中*吸引力的关注点。

航空航天应用快速增长，

或成为*重要的应用领域

目前氮化硅陶瓷应用需求不断扩大，数据显示，2019年全球氮化硅陶瓷市场规模达到2.1亿美元，同比上年增长5.5%，预计到2025年底市场规模将达到3.1亿美元。值得注意的是，随着氮化硅陶瓷市场规模持续增长，氮化硅陶瓷3D打印在工业领域的应用也在不断加大，从氮化硅下游行业需求占比来看，航空航天仍然占据*重要的地位，占需求总量的15%。

氮化硅尤其在航空航天、高温发动机等高科技领域具有优势。1）航空发动机领域：是发展高推重比航空发动机理想材料，有望取代高温合金；2）航天领域：可用于火箭发动机热结构件、飞行器的热防护系统等；3）汽车工业领域：提高整车性能，减轻车身重量；4）核电：可用于核电高温部件及核燃料的包壳材料等；5）兵器：用于炮筒。

提起氮化硅在国家高端武器配备上的应用，其实，它还在我国军工建设中发挥着更大的作用，让氮化硅这颗“明珠”更加璀璨耀眼。利用氮化硅结构陶瓷的高硬度、高耐磨性可以制备陶瓷刀具、陶瓷轴承、防弹装甲、各种阀门、耐磨衬里、密封环；利用氮化硅结构陶瓷的耐高温性能可以制备高温陶瓷热交换器、汽车尾气过滤器、燃气轮机高温过流部件；利用氮化硅机构陶瓷的透明性可以制备透明光管、导弹窗口材料；利用氮化硅功能陶瓷的电绝缘性能和透微波性能可以制备雷达天线罩等。

此外，由于其*的抗菌和抗病毒能力，以及其优异的生物相容性，氮化硅在医疗领域也广受欢迎。特别适用于牙科、骨科和颅颌面植入物领域。

PEP技术助力，

轻松加工高致密陶瓷零部件

氮化硅虽然拥有众多优势，但其本身的硬度高，脆性大，陶瓷样件的加工上有较大的难度和局限。同时，一般的加工方式对于刀具磨损大，样件易开裂，整个加工工艺复杂且代价高昂。

作为一家专注于金属/陶瓷间接3D打印装备及材料研发生产的高新技术企业，升华三维的突出优势之一便是直击氮化硅材料传统加工制造的痛点，很好地规避了精密加工带来的问题，为高致密陶瓷零部件加工用户提供更稳定的解决方案。通过独有的粉末挤出打印技术（Powder Extrusion printing，PEP）加持，工程师可以自由设计复杂的样件结构，整个成形过程不需要磨具，降低了时间和生产成本，具有不可比拟的优势。

以3D打印氮化硅燃气轮机涡轮叶片为例。涡轮叶片是燃气涡轮发动机中涡轮段的重要组成部件，其作为世界公认*难制备的部件，仅就工作环境而言，高温、高速、高应力和高腐蚀的工作环境就极为严苛，同时其结构复杂，制造难度大，对组织性能和加工质量要求极高。对此，升华三维拥有的氮化硅陶瓷3D打印技术为高性能燃气轮机涡轮叶片的设计与制造开辟了新的工艺途径，研发团队从氮化硅原料、烧结助剂种类、烧结工艺等多方面探索提升产品质量，克服了发动机在多行业应用发展过程中对材料、结构、工艺、性能及应用等方面提出的多种挑战。

近年来我国高端制造业释放出巨大活力，国防军工、航空航天等高端装备领域迎来快速发展期，高端装备轻量化的先进陶瓷材料氮化硅成为许多国家竞相发展的高科技材料，前景可期。升华三维将加快科技研发与自主创新，通过3D打印出高精尖的陶瓷装备与配件，帮助用户提升高端装备的研发速度，降低造价成本，为国防军工、航天事业发展做出贡献。

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