一种激光送粉法制备氧化铝基共晶陶瓷的方法

摘要

一种激光送粉法制备氧化铝基共晶陶瓷的方法，通过加热共晶陶瓷减少区熔过程中的热应力，从而降低粉末熔化过程中的裂纹产生，将粉末输送至激光熔池的前方，送粉粉末落到基底时完成激光区熔定向凝固，在得到的共晶陶瓷面上继续在送粉器输送粉末，通过激光区熔将第二层的粉末熔化，并与底部激光区熔共晶陶瓷熔化结合为一个整体。如此反复，即可实现利用激光快速成型方法制备大体积共晶陶瓷材料。在加热和成形过程中，通过控制送粉量激光功率、扫描速度和光斑大小，同时充入高纯惰性气体，使得炉体中的空气完全逸出，消除了成形材料内部的气孔，可以获得稳定的晶体生长。利用重复堆积、多次熔覆的方法，使粉末重复熔于基体，从而实现大体积共晶陶瓷的制备。

主权项

一种激光送粉法制备氧化铝基共晶陶瓷的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，配制共晶陶瓷粉末；步骤2，表面气氛加热炉加热；将得到的部分粉末均匀铺在金属基板上形成共晶陶瓷基底；将铺有共晶陶瓷基底的金属基板置于表面气氛加热炉的加热板上；向炉膛内通入保护气体N2气；N2气流量100～150ml/min；对加热板加热，进而通过加热板对粉末加热至1200℃；加热中，600℃以下以导通比为20％的速度加热，600℃以上以导通比为40％的速度加热；加热中持续保温，使试样温度与加热板温度一致；加热中持续通入N2气；得到加热后的共晶陶瓷基底；步骤3，成形共晶陶瓷；采用激光区熔方法成形共晶陶瓷的过程，其具体过程是：将剩余的共晶陶瓷粉末置于送粉器中，使送粉器和激光器位于共晶陶瓷基底表面成形共晶陶瓷的起点处，同时启动送粉器和激光器；送粉器将粉末输送至激光熔池水平移动方向的边缘处，所述粉末落到共晶陶瓷基底表面时被水平移动过来的激光熔池熔化；激光器沿共晶陶瓷基底的长度方向逐行水平扫描，当激光熔池水平移动过去后，被熔化的粉末凝固，在共晶陶瓷基底表面形成第一道共晶陶瓷；当激光器完成第一行扫描后，沿共晶陶瓷基底表面宽度平移，进行第二行的水平扫描，得到在共晶陶瓷基底表面形成的第二道共晶陶瓷；以此类推，激光器逐渐向共晶陶瓷基底的宽度方向推进，直至整个共晶陶瓷基底表面形成第一层共晶陶瓷；当第一层共晶陶瓷的成形完成后，送粉器和激光器回到起点，按成形第一层共晶陶瓷的方法，在得到的第一层共晶陶瓷表面继续成形第二层共晶陶瓷；重复上述激光区熔成形共晶陶瓷的过程，得到所需的共晶陶瓷；成形共晶陶瓷中，激光功率为200～800W，激光扫描速度0.2～6mm/min，激光光斑直径为8～12mm，激光器沿共晶陶瓷基底宽度平移后相邻两行中心线的间距为7～10mm，送粉器的送粉速度为0.6～2.0g/min；在激光区熔过程中，表面气氛加热炉对试样持续加热，使试样的温度保持在1200℃，并通入N2气；步骤4，共晶体陶瓷冷却，当得到所需的体积的共晶陶瓷后，停止送粉器送粉，关闭激光；表面气氛加热炉以10～20℃/min的降温速度冷却至800℃后，得到的共晶陶瓷随炉冷却至室温，获得表共晶自生复合陶瓷体。