積層造形と反応焼結技術を組み合わせることで、高度に軽量化された炭化ケイ素セラミック反射鏡を製造することが可能となる。積層造形技術で製造された炭化ケイ素セラミックは、曲げ強度が低く、弾性率も低いなどの機械的特性が悪い問題があり、高温酸化によって材料の機械的特性を向上させる研究を行った。積層造形に基づく反応焼結炭化ケイ素セラミック試料を850℃で高温酸化処理し、酸化時間が材料成分および表面欠陥含有量に及ぼす影響を検討し、酸化時間による材料特性向上のメカニズムを解明し、その材料特性への影響規則を明らかにした。実験結果より、酸化時間が2時間のとき、材料表面に緻密な酸化ケイ素膜がインサイチで成長し、当該膜により材料表面の欠陥が自己修復され、陶磁器の表面欠陥含有量が効果的に低減され、このとき材料は最良の機械的特性を獲得し、曲げ強度と弾性率はそれぞれ263.9 MPaおよび384.75 GPaで、それぞれ10.7％および14.4％向上した。本手法は高効率、低コスト、操作の容易性の利点を持ち、積層造形炭化ケイ素セラミックの性能最適化に理論的指針を提供する。

積層造形;反応焼結炭化ケイ素;酸化時間;性能最適化