Al2O3/ZrO2陶瓷激光近净成形工艺研究及性能分析

人工晶体学报, 2015, 44(11): 3223-3233.

Al2O3/ZrO2陶瓷激光近净成形工艺研究及性能分析

牛方勇 ^1, , 吴东江 ^2, , 石龙飞 ^3, , 马广义 ^4, , 张垚磊 ^5,

1.大连理工大学精密与特种加工教育部重点实验室,大连,116024

2.大连理工大学精密与特种加工教育部重点实验室,大连,116024

3.大连理工大学精密与特种加工教育部重点实验室,大连,116024

4.大连理工大学精密与特种加工教育部重点实验室,大连,116024

5.大连理工大学精密与特种加工教育部重点实验室,大连,116024

基金项目: 国家自然科学基金(51175061,51402037) 创新研究团体科学基金(51321004) 国家重点基础研究发展计划(2015CB057305) 中国博士后科学基金资助项目(2014M551072)

关键词：激光 , 近净成形 , 陶瓷 , Al2O3 , ZrO2

Process and Property Analysis of Al2O3/ZrO2 Ceramics Fabricated by LENS

Keywords： laser , net shaping , ceramics , Al2O3 , ZrO2

利用激光近净成形技术及未添加任何粘结剂的纯陶瓷粉末直接制备了Al2O3/ZrO2共晶陶瓷薄壁结构,对成形工艺进行了研究,获得了优化的工艺参数范围,并利用XRD、SEM及显微硬度测量等手段对成形样件的化学成分、微观组织、硬度及断裂韧性等进行了分析.结果表明,随激光功率的增加,成形件的裂纹呈先减少后增多的规律,裂纹数量在激光功率为454 W时开始明显减少,而当超过582 W时则又开始逐渐增多.成形样件的微观组织为共晶间距约100 nm的致密共品组织,主要由稳定的α-Al2O3与t-ZrO2构成,微观硬度最高可达17.5 GPa,断裂韧性为4.8 ±0.3 MPa·m1/2,达到了传统方法的制备水平.该研究表明激光近净成形技术基于陶瓷材料的熔化-凝固成形,为直接快速制备高性能陶瓷结构提供了一种全新的选择.

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