论文部分内容阅读
Al2O3结构陶瓷具有高强度、耐磨损、耐腐蚀、耐高温等优异的机械力学性能,Al2O3中入YAG形成复合陶瓷后,不但使其韧性增强而且高温抗蠕变性提高,在高温高压等极端环境中具有重要的应用价值。激光近净成形技术是在多层熔覆技术基础上发展而来的激光快速成形技术,该技术通过激光将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、成形件组织致密性高、柔性化程度高等优点。将该技术用于陶瓷材料的制备能够实现传统方法无法实现的复杂结构件快速无模近净成形,对于推动陶瓷材料在航空发动机等领域的应用具有重要意义。本文以Al2O3和Y2O3粉末为原材料,通过激光近净成形技术制备Al2O3-YAG复合陶瓷薄壁件,以实验和数值模拟相结合的方法研究激光功率对薄壁件形貌及裂纹的影响规律和作用机理,采用基板预热的方法缓解薄壁件裂纹并结合温度场模拟分析不同预热工艺对裂纹抑制的作用机理,通过X射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、电子探针（EPMA）、维式硬度计分析样件内部物相组成、微观组织特点和硬度及断裂韧性。主要研究内容如下：（1）根据实际实验过程建立薄壁件有限元模型,并通过定点测温验证其准确性。（2）通过激光近净成形技术制备Al2O3-YAG复合陶瓷薄壁件,采用实验与温度场模拟相结合的手法分析激光功率对薄壁件形貌及裂纹的影响规律和作用机理。采用基板预热的方法抑制薄壁件裂纹,研究不同基板预热方式对薄壁形貌和裂纹的影响规律并结合温度场模拟分析其作用机理。（3）利用XRD、EPMA检测样件物相组成,利用SEM及EPMA观察样件微观组织,分析不同激光功率和不同基板预热工艺下薄壁件微观组织特征,分析薄壁件不同位置的组织特点及凝固过程,通过调整材料比例得到内部具有均匀共晶组织的Al2O3-YAG复合陶瓷薄壁件。（4）通过制备规则样块测量样件密度,通过维式硬度计测量样件横截面硬度并根据压痕法估算断裂韧性,对激光近净成形Al2O3-YAG共晶陶瓷薄壁件基本力学性能做出评价。