碳化硅陶瓷是一種具有著高強度、高導(dǎo)熱、耐酸堿腐蝕特性的材料，它在使用的過程中能夠很好地適應(yīng)外界的環(huán)境，被業(yè)內(nèi)認為是最佳的防腐蝕換熱材料。普通陶瓷材料在1200~1400℃時強度將顯著下降，而碳化硅陶瓷在1400℃時抗彎強度仍保持在500~600MPa的較高水平，其工作溫度可達1600~1700攝氏度，且不會被融化損傷，穩(wěn)定性強；高導(dǎo)熱性、超高溫穩(wěn)定性，結(jié)構(gòu)性能穩(wěn)定。碳化硅陶瓷在化工換熱應(yīng)用尤為突出。
碳化硅陶瓷具有著全面的抗氧化的能力以及抗腐蝕的能力，是公認的化工防腐領(lǐng)域“夢想型”換熱材料，同時還具備了較高的絕緣性能。相比傳統(tǒng)的石墨、氟塑料、貴金屬、搪玻璃等換熱材料，其換熱效率和使用壽命等具有明顯的競爭優(yōu)勢，特別是在一些復(fù)合強酸環(huán)境下，其超強的抗腐蝕能力更是具有不可替代性，對促進相關(guān)領(lǐng)域的裝備和工藝提升發(fā)揮著越來越重要的作用。
- 碳化硅陶瓷換熱器的使用方法直接、簡單、快捷、高效、環(huán)保、節(jié)能。不需摻冷風(fēng)及高溫保護，維修成本低，無需對其進行任何操作。適用于各種環(huán)境的燃氣工業(yè)窯爐的余熱回收利用，尤其解決了各種高溫工業(yè)窯爐余熱溫度過高無法利用的難題；
- 國家要求陶瓷換熱器溫度≥1000℃，由于它耐高溫，所以就可以放在高溫區(qū)域，溫度越高，換熱效果越好，節(jié)能越多；
- 適應(yīng)性強、耐高溫、抗腐蝕、高溫強度高、抗氧化性能好、熱震性能穩(wěn)定、使用壽命長。
隨著國家更多節(jié)能減排政策的出臺，以及化工、冶金等工業(yè)的加速升級發(fā)展。傳統(tǒng)陶瓷的成型工藝已經(jīng)很難滿足新工藝、新產(chǎn)品、新市場的應(yīng)用趨勢。傳統(tǒng)陶瓷成型工藝都需要借助模具才能制備出具有一定形狀和強度的陶瓷制品，流程耗時長、成本高。而相比于傳統(tǒng)的成型技術(shù)，3D打印陶瓷技術(shù)具有智能、無模、精密、高復(fù)雜度的制造能力，它能夠完成傳統(tǒng)工藝不可能完成的制造。
▲傳統(tǒng)陶瓷成型與3D打印成型工藝特性對比
碳化硅陶瓷制備同時也是特種陶瓷3D打印技術(shù)的一個重要挑戰(zhàn)。因為碳化硅陶瓷材料在成型過程中會出現(xiàn)缺陷，比如氣孔、裂紋、不均一性等，成型陶瓷器件難以抵抗脆性斷裂，極大地限制了其機械性能。而復(fù)雜幾何形狀的碳化硅陶瓷構(gòu)件往往難以用傳統(tǒng)的加工技術(shù)制造，這在很大程度上制約了復(fù)雜結(jié)構(gòu)碳化硅陶瓷的應(yīng)用。
從碳化硅陶瓷的素坯成型工藝入手，并結(jié)合適宜的燒結(jié)工藝，使燒成的碳化硅陶瓷毛坯達到近凈成型，以減少后續(xù)加工量，并保證產(chǎn)品性能滿足使用要求，這將成為復(fù)雜結(jié)構(gòu)碳化硅陶瓷制備工藝的主要研究方向。升華三維通過自創(chuàng)的粉末擠出打印技術(shù)（PEP）結(jié)合反應(yīng)燒結(jié)工藝，已實現(xiàn)了碳化硅熱交換板/塊等的無模一體化制造。這為實現(xiàn)碳化硅陶瓷熱交換部件的近尺寸、輕量化、一體化制備提供了新途徑。
▲3D打印碳化硅熱交換板/塊（來源：升華三維）
PEP技術(shù)是由升華三維推出的“3D打印+粉末冶金”相結(jié)合的金屬／陶瓷間接3D打印工藝，具有低溫成型，高溫成性的特性。該工藝合理避開了以激光為能量源的3D打印，采用顆粒熔融擠出成型方式，其擠壓噴頭系統(tǒng)構(gòu)造原理和操作簡單，更好地縮減了投入成本。通過先打印生坯，然后再經(jīng)過成熟的粉末冶金脫脂和燒結(jié)工藝，得到結(jié)構(gòu)性能優(yōu)良的碳化硅結(jié)構(gòu)件。在碳化硅熱管理器件的制備上，升華三維利用PEP技術(shù)的優(yōu)勢，基于自主研發(fā)的碳化碳顆粒材料UPGM-SiC，采用3D打印方式實現(xiàn)了碳化硅熱交換器結(jié)構(gòu)件的輕量化、一體化設(shè)計成型，打印出具有一定強度和密度的生坯。再結(jié)合陶瓷注射成型的脫脂及反應(yīng)燒結(jié)工藝，得到了機械性能穩(wěn)定、近凈尺寸的構(gòu)件。其重量實現(xiàn)了大幅度降低、使用過程中不變形、燃氣的消耗量減小、使用壽命延長等。此外PEP打印工藝可以更合理地優(yōu)化熱交換器結(jié)構(gòu)，從而解決其常見的熱補償和氣體密封問題。可顯著提高節(jié)能效果，進一步提高生產(chǎn)能力。▲反應(yīng)燒結(jié)碳化硅陶瓷性能參數(shù)（來源：升華三維）
碳化硅熱交換部件，具有高強度、耐高溫、高導(dǎo)熱和全面的耐酸堿腐蝕特性，可以作為石墨、不銹鋼、金屬鉭、哈氏合金、氟塑料和其他傳統(tǒng)材料的絕佳替代品，其優(yōu)良的熱交換效率可滿足節(jié)能減排和環(huán)保的迫切需求。是化工、醫(yī)藥、冶金等行業(yè)中高溫、高壓、強腐蝕、高磨損極端環(huán)境換熱應(yīng)用的最佳選擇和必然趨勢。
升華三維作為中國金屬·陶瓷間接3D打印技術(shù)的開拓者和領(lǐng)航者，現(xiàn)已具備了碳化硅陶瓷復(fù)雜結(jié)構(gòu)部件制備能力，并朝著更多應(yīng)用領(lǐng)域積極探索。公司已建成具有自主知識產(chǎn)權(quán)的陶瓷3D打印前后處理工藝流程，涵蓋了材料開發(fā)、打印材料密煉造粒機、3D打印機、脫脂燒結(jié)爐等全工藝鏈設(shè)備，面向應(yīng)用市場提供高性能間接3D打印整體解決方案及打印服務(wù)。
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