镁铝尖晶石透明度高、力学性能好、熔点高、热膨胀系数小和抗化学腐蚀能力强，在光学领域应用广泛。传统模压、注射成型或注浆成型工艺只能制造出形状简单的尖晶石，对于特殊用途的复杂形状尖晶石，南洋理工大学的Haomin Wang[1]等人利用SLA技术成形素坯、热等静压（HIP）后处理制备出高透明度、高精度的镁铝尖晶石。
图1 不同含量分散剂浆料对尖晶石透明度的影响
由于尖晶石烧结温度区域很小，预烧结和热等静压工艺对透明度起到最重要的作用。1600℃预烧结的尖晶石中大部分晶体间开气孔在1650℃烧结时消除（如图2A-B），其相对密度达到95%。当预烧结温度增加50℃时（如1700℃），发生异常晶粒长大，形成闭气孔，高温高压很难去除（如图2C）。热等静压工艺中压力设定在180MPa，温度由1700℃升至1800℃，纳米尖晶石颗粒的烧结活性非常高，获得致密尖晶石，其逐渐有不透明变为透明（如图2D-F）。
3D打印尖晶石在波长1550nm的光下透射率约为84.8%，达到理论极限透射率（约为87%）的97%，打印精度在100-200μm，显微硬度达到13.5GPa，在800-1100℃下仍可以保持透明，具有良好的光学成像能力，在特殊用途的光学领域前景广泛。
来源：南极熊3D打印网
供稿人：王成玉 鲁中良
供稿单位：机械制造系统工程国家重点实验室
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