激光功率對激光粉末床熔融成形Al2O3-ZrO2共晶陶瓷熔池形態(tài)、微觀組織和力學(xué)性能影響的研究

編號：NMJS09191

篇名：激光功率對激光粉末床熔融成形Al2O3-ZrO2共晶陶瓷熔池形態(tài)、微觀組織和力學(xué)性能影響的研究

作者：熊志偉 張凱 劉婷婷 廖文和

關(guān)鍵詞： 激光技術(shù) 激光粉末床熔融 Al2O3-ZrO2共晶陶瓷 熔池 晶粒尺寸 斷裂韌性

機構(gòu)： 南京理工大學(xué)機械工程學(xué)院

摘要： 熔融生長的Al2O3-ZrO2共晶陶瓷具有優(yōu)異的高溫性能。采用激光粉末床熔融(LPBF)直接制備Al2O3-ZrO2共晶陶瓷,研究了不同激光功率下的單道形貌特征及塊體表面質(zhì)量、物相組成、微觀組織結(jié)構(gòu)的演變規(guī)律和力學(xué)性能。結(jié)果表明,激光功率的提升將增加熔池的長度和單沉積道的寬度。Al2O3-ZrO2共晶陶瓷的表面粗糙度(Ra)和氣孔率均隨著激光功率的增加先降低后升高。在沒有添加Y2O3等穩(wěn)定劑的條件下,Al2O3-ZrO2共晶陶瓷的物相主要包括α-Al2O3、m-ZrO2和亞穩(wěn)相t-ZrO2。隨著激光功率的增加,m-ZrO2逐漸減少,這是由于LPBF的快速冷卻過程抑制了馬氏體相變。樣件的晶粒尺寸隨著激光功率的增加呈增大趨勢,晶界密度減小,因此測量的顯微硬度和斷裂韌性呈現(xiàn)下降的趨勢。當激光功率為60 W時,得到硬度為Hv=17.19 GPa和斷裂韌性為KIC=6.67 MPa·m1/2的最優(yōu)力學(xué)性能樣品。