氧化鋁陶瓷材料激光選區(qū)熔化成形過程模擬與實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、陶瓷材料具有耐高溫、耐腐蝕、耐磨損、高強(qiáng)度、高硬度、抗氧化等諸多優(yōu)點(diǎn)，近年來(lái)在航空航天、生物醫(yī)療、汽車、建筑領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用日益廣泛。然而，陶瓷材料固有的高強(qiáng)度、高硬度、高脆性等特性給傳統(tǒng)加工工藝帶來(lái)了挑戰(zhàn)，尤其對(duì)于形狀復(fù)雜的陶瓷件，通常需要借助于復(fù)雜的模具實(shí)現(xiàn)，生產(chǎn)周期長(zhǎng)，制造成本高，某種程度上限制了陶瓷材料的應(yīng)用和發(fā)展。
　　激光選區(qū)熔化技術(shù)(Selective Laser Melting，SLM)熔融成形、無(wú)需模具、適用材料種類

2、多的技術(shù)優(yōu)越性為復(fù)雜陶瓷構(gòu)件的快速制造提供了新的思路。開展陶瓷材料SLM成形工藝的研究，不僅可以豐富成形陶瓷的工藝手段，而且能夠顯著縮短陶瓷零件的生產(chǎn)流程，提高成形件性能。本文主要開展氧化鍋陶瓷材料激光選區(qū)熔化成形過程模擬與實(shí)驗(yàn)分析研究，基于仿真分析和工藝實(shí)驗(yàn)，研究關(guān)鍵工藝參數(shù)對(duì)陶瓷材料SLM成形效果的影響。主要研究工作包括如下四點(diǎn):
　　(1)研究了SLM有限元分析理論以及仿真模型構(gòu)建方法，基于溫度場(chǎng)、應(yīng)力場(chǎng)有限元分析理論，設(shè)定

3、了熱源函數(shù)和邊界條件，實(shí)現(xiàn)了材料性能非線性處理以及相變潛熱處理，建立了陶瓷材料有限元分析模型;
　　(2)研究了氧化鋁陶瓷材料SLM成形溫度場(chǎng)仿真分析方法，通過研究熔池尺寸、溫度梯度分布、液相時(shí)間、升溫速率分析了激光掃描速度、激光功率、掃描策略和預(yù)熱溫度對(duì)溫度場(chǎng)分布的影響;
　　(3)研究了氧化鋁陶瓷材料SLM成形應(yīng)力場(chǎng)仿真分析方法，基于間接熱應(yīng)力耦合法實(shí)現(xiàn)了氧化鋁應(yīng)力場(chǎng)模型的構(gòu)建，探索了成形過程中的應(yīng)力場(chǎng)分布規(guī)律，分析了激