激光近凈成形Al2O3-ZrO2(Y2O3)共晶陶瓷工藝基礎研究.pdf

1、Al2O3-ZrO2(Y2O3)共晶陶瓷具有優(yōu)異的機械性能、耐腐蝕性、抗氧化性和高溫穩(wěn)定性，在航空航天、海洋化工等領域的極端環(huán)境中有著巨大的應用潛力。近年來，美國桑迪亞國家實驗室提出了一種以激光熔覆和快速成形技術為基礎的激光近凈成形技術(LENSTM)，該技術能夠利用粉末原材料直接成形出形狀復雜的三維實體，脫離了傳統(tǒng)加工所需要的模具和刀具，極大地縮短了生產周期。因此，激光近凈成形技術在快速制備高性能共晶陶瓷結構件方面具有一定優(yōu)勢，特別在

2、航空航天關鍵零部件制造領域有著廣闊的發(fā)展前景。
　　本文通過開展Al2O3-ZrO2(Y2O3)共晶陶瓷激光近凈成形實驗，研究激光功率對成形質量的影響規(guī)律，獲得成形質量較好的激光功率范圍;通過有限元方法建立成形過程數(shù)值模型，分析溫度場和應力場分布規(guī)律，揭示結構件裂紋產生、擴展機理;利用X射線衍射儀、掃描電鏡、維氏硬度計等工具對樣件進行相成分、微觀組織、硬度和斷裂韌性等特征分析。主要研究內容如下:
　　(1)以Al2O3-Zr

3、O2(Y2O3)陶瓷粉末為原材料，利用激光近凈成形的方法進行成形實驗，研究激光功率對成形件成形質量的影響規(guī)律，為提高共晶陶瓷結構件成形質量與成形過程激光功率的優(yōu)化提供指導;
　　(2)利用有限元ANSYS軟件建立25層Al2O3-ZrO2(Y2O3)共晶陶瓷薄壁件模型，分析激光近凈成形過程，獲得成形過程溫度場和應力場分布規(guī)律，揭示激光功率對氣孔和裂紋缺陷的影響規(guī)律;
　　(3)通過改變粉末比例，得到共晶與偏共晶成分的陶瓷薄壁