激光近凈成形Al2O3-YAG陶瓷薄壁件工藝與機理研究.pdf

1、碩士學位論文激光近凈成形A1203YAG陶瓷薄壁件工藝與機理研究ProcessandMechanismofLaserEngineeredNetShapingThinwalledA120心AGCeramic作者姓名：王江田學21204029大連理工大學DalianUniversityofTechnology大連理工大學碩士學位論文摘要A1203結構陶瓷具有高強度、耐磨損、耐腐蝕、耐高溫等優(yōu)異的機械力學性能，A1203中入YAG形成復合陶瓷

2、后，不但使其韌性增強而且高溫抗蠕變性提高，在高溫高壓等極端環(huán)境中具有重要的應用價值。激光近凈成形技術是在多層熔覆技術基礎上發(fā)展而來的激光快速成形技術，該技術通過激光將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、成形件組織致密性高、柔性化程度高等優(yōu)點。將該技術用于陶瓷材料的制備能夠實現(xiàn)傳統(tǒng)方法無法實現(xiàn)的復雜結構件快速無模近凈成形，對于推動陶瓷材料在航空發(fā)動機等領域的應用具有重要意義。本文以A1203和Y203粉末為原材料，通過

3、激光近凈成形技術制備A1203YAG復合陶瓷薄壁件，以實驗和數(shù)值模擬相結合的方法研究激光功率對薄壁件形貌及裂紋的影響規(guī)律和作用機理，采用基板預熱的方法緩解薄壁件裂紋并結合溫度場模擬分析不同預熱工藝對裂紋抑制的作用機理，通過x射線衍射儀(xRD)、掃描電子顯微鏡(SEM)、電子探針(EPMA)、維式硬度計分析樣件內部物相組成、微觀組織特點和硬度及斷裂韌性。主要研究內容如下：(1)根據(jù)實際實驗過程建立薄壁件有限元模型，并通過定點測溫驗證其準

4、確性。(2)通過激光近凈成形技術制備A1203YAG復合陶瓷薄壁件，采用實驗與溫度場模擬相結合的手法分析激光功率對薄壁件形貌及裂紋的影響規(guī)律和作用機理。采用基板預熱的方法抑制薄壁件裂紋，研究不同基板預熱方式對薄壁形貌和裂紋的影響規(guī)律并結合溫度場模擬分析其作用機理。(3)利用XRD、EPMA檢測樣件物相組成，利用SEM及EPMA觀察樣件微觀組織，分析不同激光功率和不同基板預熱工藝下薄壁件微觀組織特征，分析薄壁件不同位置的組織特點及凝固過程