氧化铝陶瓷具有优越的耐高温、耐腐蚀、抗磨损等性能,因而被广泛应用。但传统制造方法存在加工工艺复杂、加工时间长等诸多缺点,一直制约着陶瓷制品的发展。激光直接沉积成形技术因其克服了传统方法的缺点,展示了巨大的应用前景而迅速发展起来。本文选取氧化铝陶瓷为研究对象,运用激光直接沉积成形技术实现氧化铝陶瓷薄壁件的直接成形,开展了薄壁件形貌及抗弯强度研究,对成形的基板选择、光粉耦合,薄壁件宏观形貌、颜色和三点抗弯强度进行分析,为实现基于激光直接沉积成形的高质量氧化铝陶瓷提供理论支持。首先,为对成形实现精确控制,采取图像分析处理方法对粉束流图像进行分析,得出粉束流的形态特征。最终得到试验时的粉束焦斑直径和粉束焦距分别为3.4 mm和14.7 mm。选用分析了致密氧化铝陶瓷基板、疏松氧化铝陶瓷基板、疏松氧化锆陶瓷基板和TC4薄板四种基板的成形效果。发现:致密氧化铝陶瓷基板在成形时容易出现开裂现象,薄壁件成形质量较差;疏松氧化铝陶瓷基板和疏松氧化锆陶瓷基板容易出现凹坑现象,这能促进成形薄壁件形状保持及有保温抗开裂的作用;TC4钛合金虽然润湿性较差,不会出现凹坑现象,能促进成形质量。其次,研究薄壁件形貌、薄壁件抗弯强度与工艺参数及熔池平均温度之间的关系,寻求薄壁件抗弯强度控制的相关机理。通过研究发现,激光功率影响陶瓷薄壁件的断裂和顶部形貌,较小和较大的激光功率分别会影响成形薄壁件的顶端不平和断裂缺陷。扫描速度影响薄壁件的截面形貌、上端形貌、侧面平整度和裂纹。扫描速度和送粉速率都会影响成形薄壁件的颜色。这是因为,在成形过程中,TC4钛合金基板发生氧化反应,生成Ti O2染色剂,使薄壁件呈现黑色或红褐色。分析薄壁件的抗弯强度时发现:陶瓷薄壁件的三点抗弯强度随激光功率的增加先增加后降低;随扫描速度的增加而增加,当扫描速度超过3 mm/s后,薄壁件抗弯强度略微下降;随送粉速率的增加而增加,最后不再变化。最后分析了薄壁件抗弯强度与成形时熔池平均温度的关系,发现:薄壁件抗弯强度随熔池平均温度的升高先升高而后降低,在熔池平均温度为2194–2365℃范围内,薄壁件抗弯强度最高。论文研究结果对促进氧化铝陶瓷成形新工艺开发和陶瓷材料快速成形应用具有重要的理论意义和应用价值。