壁状Al2O3-GdAlO3-ZrO2三元共晶陶瓷的激光熔化成形方法技术

一种壁状Al2O3‑GdAlO3‑ZrO2三元共晶陶瓷的激光熔化成形方法，采用激光近净成形方法，通过逐层制造/层层堆积，能够得到现有技术难以制备的不同形状和尺寸的壁状Al2O3‑GdAlO3‑ZrO2三元共晶陶瓷，拓宽了该类材料的应用范围，释放其应用潜力。制备中，本发明专利技术通过逐步减小激光功率的方法往复扫描试样上表面，以实现该壁状Al2O3‑GdAlO3‑ZrO2三元共晶陶瓷试样在降温过程中的温度补偿，减缓了试样的冷却速率，使试样在成形后温度逐步降低，从而减小冷却过程中的热应力，抑制裂纹的形成。本发明专利技术成形速度快，得到的壁状Al2O3‑GdAlO3‑ZrO2三元共晶陶瓷的微观组织呈均匀的层片状共晶组织。

Laser Melting Forming of Wall Al2O3-GdAlO 3-ZrO 2 Ternary Eutectic Ceramics

A laser melting forming method for wall-like Al2O3 GdAlO3 ZrO2 ternary eutectic ceramics is presented. By using near net laser forming method, wall-like Al2O3 GdAlO 3 ZrO 2 ternary eutectic ceramics with different shapes and sizes which are difficult to prepare by existing technology can be obtained by layer-by-layer fabrication/stacking. The application scope of this kind of materials is widened and its application potential is released. In preparation, the method of progressively reducing laser power scans the upper surface of the sample to realize temperature compensation of the wall-shaped Al2O3 GdAlO3 ZrO2 ternary eutectic ceramic sample during cooling process, slows down the cooling rate of the sample, makes the temperature of the sample gradually decrease after forming, thereby reducing the thermal stress in cooling process and restraining the formation of cracks. The invention has fast forming speed and uniform lamellar eutectic structure of the wall-like Al2O3 GdAlO3 ZrO2 ternary eutectic ceramics.

【技术实现步骤摘要】
壁状Al2O3-GdAlO3-ZrO2三元共晶陶瓷的激光熔化成形方法
本专利技术涉及高性能氧化物共晶陶瓷材料的激光增材制造领域，具体是一种利用激光近净成形技术快速制备具有壁状形状的Al2O3-GdAlO3-ZrO2三元共晶陶瓷的方法。
技术介绍
文献“YoshiharuWaku,NarihitoNakagawa,TakumiWakamoto,HidekiOhtsubo,KazutoshiShimizu,YasuhikoKohtoku.Aductileceramiceutecticcompositewithhighstrengthat1873K[J].Nature,1997,389:49-52.”报导了一种采用熔体生长技术制备的Al2O3-GdAlO3共晶陶瓷。与同组分烧结陶瓷相比，所述共晶陶瓷消除了晶界，微观组织呈两单晶相组元相互交织的三维网状结构，相界面结合牢固，且界面间无非晶相存在。因此，所述共晶陶瓷具有优越的高温力学性能，其弯曲强度可由室温保持到1600℃而基本保持不变。鉴于此，该类共晶陶瓷被认为是一种具有广泛应用潜力的超高温结构材料。文献“NarihitoNakagawa,H本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种壁状Al2O3‑GdAlO3‑ZrO2三元共晶陶瓷的激光熔化成形方法，其特征在于，具体过程是：步骤1，原料准备；将按共晶配比充分混合均匀的Al2O3‑Gd2O3‑ZrO2陶瓷粉末制备成粒径分布为30～100μm的球形粉末颗粒；所述共晶配比为：Al2O3粉末为58％，Gd2O3粉末为19％，ZrO2粉末为23％；所述比例为摩尔百分比；步骤2，装料；将得到的球形粉末颗粒装入送粉器的送粉桶中备用；步骤3，激光熔化成形；利用激光近净成形方法，将得到的球形粉末颗粒熔化凝固并层层堆积成形，制备壁状Al2O3‑GdAlO3‑ZrO2三元共晶陶瓷，具体制备过程为：第一步，开启井式预热炉，并在该预热炉内...

【技术特征摘要】
1.一种壁状Al2O3-GdAlO3-ZrO2三元共晶陶瓷的激光熔化成形方法，其特征在于，具体过程是：步骤1，原料准备；将按共晶配比充分混合均匀的Al2O3-Gd2O3-ZrO2陶瓷粉末制备成粒径分布为30～100μm的球形粉末颗粒；所述共晶配比为：Al2O3粉末为58％，Gd2O3粉末为19％，ZrO2粉末为23％；所述比例为摩尔百分比；步骤2，装料；将得到的球形粉末颗粒装入送粉器的送粉桶中备用；步骤3，激光熔化成形；利用激光近净成形方法，将得到的球形粉末颗粒熔化凝固并层层堆积成形，制备壁状Al2O3-GdAlO3-ZrO2三元共晶陶瓷，具体制备过程为：第一步，开启井式预热炉，并在该预热炉内放置Al2O3基板，并使该Al2O3基板位于所述激光喷头的正下方；第二步，设定工艺参数；第三步，制备壁状Al2O3-GdAlO3-ZrO2三元共晶陶瓷；以激光喷头当前所在位置作为起点；开启激光器及送粉器；激光束经由激光喷头输出并辐射到Al2O3基板表面，Al2O3基板通过吸收激光能量熔化并形成熔池，并随激光喷头的移动而延伸；同时，球形粉末颗粒通过激光喷头被送入所述溶池内并熔化；当激光束离开后，熔池内熔体温度下降并凝固形成所述壁状Al2O3-GdAlO3-ZrO2三元共晶陶瓷中的第一层Al2O3-GdAlO3-ZrO2三元共晶陶瓷；当激光喷头运动完一个扫描距离后，激光喷头上移一个单层提升高度，随后再向起点方向直线运动，在得到的第一层Al2O3-GdAlO3-ZrO2三元共晶陶瓷的表面继续扫描；扫描中，所述第一层Al2O3-GdAlO3-ZrO2三元共晶陶瓷的表面熔化形成随激光喷头的移动而延伸的熔池；同时，球形粉末颗粒通过激光喷头被送入所述溶池内并熔化；当激光束离开后，熔池内熔体温度下降并凝固形成第二层Al2O3-GdAlO3-ZrO2三元共晶陶瓷；重复所述制备第一层Al2O3-GdAlO3-ZrO2三元共晶陶瓷和第二层Al2O3-GdAlO3-ZrO2三元共晶陶瓷的过程，直至完成设计的制备层数，得到Al2O3-GdAlO3-ZrO2三元共晶陶瓷试样；步骤4，壁状Al2O3-GdAlO3-ZrO2三元共晶陶瓷的试样的补偿降温；...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏海军，刘海方，申仲琳，张军，刘林，郭敏，傅恒志，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61