一种激光送粉法制备氧化铝基共晶陶瓷的方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN102557596A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN102557596A(43)申请公布日2012.07.11(21)申请号201210002243.X(22)申请日2012.01.05(71)申请人西北工业大学地址710072陕西省西安市友谊西路127号(72)发明人苏海军于建政张军刘林傅恒志(74)专利代理机构西北工业大学专利中心61204代理人慕安荣(51)Int.Cl.C04B35/10(2006.01)C04B35/622(2006.01)权利要求书权利要求书1页1页说明书说明书77页页附图附图22页(54)发明名称一种激光送粉法制备氧化铝基共晶陶瓷的方法(57)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。CN1025796ACN102557596A权利要求书1/1页1.一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。2CN102557596A说明书1/7页一种激光送粉法制备氧化铝基共晶陶瓷的方法技术领域[0001]本发明涉及高性能材料激光快速成形制备领域，具体是一种利用表面气氛加热炉辅助激光送粉立体成型，实现高熔点、高致密度、低热应力特别是具有较大体积氧化铝基共晶陶瓷材料的制备技术。背景技术[0002]氧化物共晶自生陶瓷具有优异的高温强度、热稳定性、抗蠕变特性及高温抗氧化性，是近年来发展的有望在1650℃以上恶劣环境下长期使用的超高温结构材料。然而，迄今为止氧化物陶瓷材料的主要制备技术仍是粉末烧结法。由于粉末烧结陶瓷材料均为多晶组织，通常无法得到单晶组成相，陶瓷颗粒、基体和其他组成相(如增强相或增韧相)以及各组成相之间均存在着大量的弱连接界面，显微组织的均匀性和稳定性以及材料的孔隙率均难以消除，导致陶瓷材料高温力学性能锐减，极大的限制了陶瓷材料在超高温条件下的应用。利用激光快速成型这种新型成型技术可获得性能较好的氧化物共晶陶瓷