[发明专利]一种自预热激光成形ZrO2-Al2O3复合陶瓷薄壁件的制备方法

摘要

一种自预热激光成形ZrO2-Al2O3复合陶瓷薄壁件的制备方法，是将ZrO2粉末和Al2O3粉末烘干后分别放入送粉器中，以氩气作为送粉气体，输送到粉末喷嘴中；Nd:YAG连续激光通过光纤传输到粉末喷嘴中，形成同轴激光束照射到粉末焦点上，调整喷头和基材的距离，使激光同时加热熔化粉末和基材；控制粉末喷嘴的移动轨迹，将第一层的移动轨迹重复8-20次，利用激光束进行快速循环扫描，迅速加热金属基板，基板预热后，陶瓷粉末和基板稳定粘接在一起；送粉成形，通过叠层堆积实现陶瓷结构件的近成形制造。本发明实现了陶瓷结构件从粉末到结构件的无裂纹快速制备，无需辅助加热装置、添加粘接剂和制备陶瓷胚体，提高了生产效率。

主权项

一种自预热激光成形ZrO2‑Al2O3复合陶瓷薄壁件的制备方法，其特征在于该方法包括以下步骤：A、将ZrO2粉末和Al2O3粉末烘干后分别放入送粉器两个筒中，调整送粉速率使粉末混合，混合物的比例关系为：ZrO2含量为40~60wt.%，其余成份为Al2O3；ZrO2粉末和Al2O3粉末为20~90 μm的球形陶瓷粉末；B、调整喷嘴相对基板表面的工作距离为9~12 mm，使激光同时加热基板和陶瓷粉末，实现陶瓷和下层基板的冶金结合；C、保证激光能量能够将陶瓷粉末熔化并不使烧蚀，激光参数范围为：激光功率为176~286 W，扫描速度为500~700 mm/min，送粉量为1.50~2.20 g/min；D、控制粉末喷嘴的移动路径，将第一层喷嘴移动路径重复8‑20次，利用激光束进行快速循环扫描，迅速加热金属基板，并进行送粉；基板预热后，陶瓷粉末和基板稳定粘接在一起；正常送粉成形，通过叠层堆积实现陶瓷结构件的近成形制造；成形过程中采用惰性气体作为保护气体和外加冷却气体；成形过程中采用不间断成形，使成形件激光作用部位保持高温，避免激光迅速加热对成形件造成冲击，引起裂纹。