激光近凈成形Al2O3-YAG陶瓷薄壁件工藝與機理研究.pdf

1、碩士學(xué)位論文激光近凈成形A1203YAG陶瓷薄壁件工藝與機理研究ProcessandMechanismofLaserEngineeredNetShapingThinwalledA120心AGCeramic作者姓名：王江田學(xué)21204029大連理工大學(xué)DalianUniversityofTechnology大連理工大學(xué)碩士學(xué)位論文摘要A1203結(jié)構(gòu)陶瓷具有高強度、耐磨損、耐腐蝕、耐高溫等優(yōu)異的機械力學(xué)性能，A1203中入YAG形成復(fù)合陶瓷

2、后，不但使其韌性增強而且高溫抗蠕變性提高，在高溫高壓等極端環(huán)境中具有重要的應(yīng)用價值。激光近凈成形技術(shù)是在多層熔覆技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展而來的激光快速成形技術(shù)，該技術(shù)通過激光將粉末材料熔化后直接凝固成形，具有制造周期短、材料限制少、成形件組織致密性高、柔性化程度高等優(yōu)點。將該技術(shù)用于陶瓷材料的制備能夠?qū)崿F(xiàn)傳統(tǒng)方法無法實現(xiàn)的復(fù)雜結(jié)構(gòu)件快速無模近凈成形，對于推動陶瓷材料在航空發(fā)動機等領(lǐng)域的應(yīng)用具有重要意義。本文以A1203和Y203粉末為原材料，通過

3、激光近凈成形技術(shù)制備A1203YAG復(fù)合陶瓷薄壁件，以實驗和數(shù)值模擬相結(jié)合的方法研究激光功率對薄壁件形貌及裂紋的影響規(guī)律和作用機理，采用基板預(yù)熱的方法緩解薄壁件裂紋并結(jié)合溫度場模擬分析不同預(yù)熱工藝對裂紋抑制的作用機理，通過x射線衍射儀(xRD)、掃描電子顯微鏡(SEM)、電子探針(EPMA)、維式硬度計分析樣件內(nèi)部物相組成、微觀組織特點和硬度及斷裂韌性。主要研究內(nèi)容如下：(1)根據(jù)實際實驗過程建立薄壁件有限元模型，并通過定點測溫驗證其準(zhǔn)

4、確性。(2)通過激光近凈成形技術(shù)制備A1203YAG復(fù)合陶瓷薄壁件，采用實驗與溫度場模擬相結(jié)合的手法分析激光功率對薄壁件形貌及裂紋的影響規(guī)律和作用機理。采用基板預(yù)熱的方法抑制薄壁件裂紋，研究不同基板預(yù)熱方式對薄壁形貌和裂紋的影響規(guī)律并結(jié)合溫度場模擬分析其作用機理。(3)利用XRD、EPMA檢測樣件物相組成，利用SEM及EPMA觀察樣件微觀組織，分析不同激光功率和不同基板預(yù)熱工藝下薄壁件微觀組織特征，分析薄壁件不同位置的組織特點及凝固過程