[發明專利]不同顏色Al2O3陶瓷件的激光近凈成形方法

有效

• 申請號: 201310086487.5
• 申請日: 2013-03-18
• 公開（公告）號: CN103204683A
• 公開（公告）日: 2013-07-17
• 發明（設計）人: 吳東江;孫貝;張垚磊;牛方勇;馬廣義;郭東明
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: C04B35/653
• 分類號: C04B35/653;C04B35/10
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 關慧貞;梅洪玉

技術領域

本發明涉及一種不同顏色Al₂O₃陶瓷件的近凈成形方法，特別是高純Al₂O₃陶瓷件的激光近凈成形方法。?

背景技術

隨著能源、宇航、電子、軍工等尖端科學技術的發展，零件通常在高溫氧化、熱腐蝕等惡劣條件下承受強烈摩擦磨損作用，服役條件十分惡劣，對材料性能有很高的要求，因此高強度，高硬度，耐高溫，耐磨損，抗腐蝕，絕熱性好的先進陶瓷材料應運而生，并在這些技術革命中發揮著重要的作用，極大地促進了陶瓷科學的發展和應用。氧化鋁陶瓷具有機械強度高，絕緣電阻大，硬度高，耐磨、耐腐蝕及耐高溫等一系列優良性能，而且在一定條件下具有良好的光學性和離子導電性，被廣泛應用于陶瓷、紡織、石油、化工、建筑及電子等傳統行業及航空航天、國防等高新技術領域。現有的陶瓷結構主要通過燒結成形，即利用高溫高壓條件使得陶瓷粉末壓制成形，然而該方法存在燒結結構組織疏松、伴有缺陷、后處理工藝繁瑣，燒結復雜陶瓷結構困難等缺點。?

激光近凈成形（Laser?Engineered?Net?Shaping,?LENS）是一種利用高能束直接成形目標結構的先進制造方法，能夠實現高性能復雜結構件的無模具、快速、全致密近凈成形。美國SNL公司、Los?Alamos?國家實驗室，我國西北工業大學的黃衛東均使用該方法獲得內部組織致密，表面質量良好、無缺陷的金屬結構件。?

目前，公開報道的文獻中僅美國V.K.?Balla小組采用LENS方法成形出結構致密，組織均勻的陶瓷件。其中使用白色高純Al₂O₃粉末獲得的結構件卻呈現為灰黑色，文獻中并未對該現象進行分析。通常不同顏色陶瓷的獲得是在粉體階?段加入一些著色化合物或引入一些著色離子使材料顯微結構發生變化，該方法需要嚴格控制粉末化學成份配比及生成溫度，致使生產耗時耗力。關于陶瓷件的成形及陶瓷顏色改變以下文獻均有報道：?

V.K.?Balla，S.?Bose，A.Bandvopadhvav：“塊體氧化鋁激光近凈成形（Processing?of?Bulk?Alumina?Ceramics?Using?Laser?Engineered?Net?Shaping）”，《應用陶瓷技術國際雜志（International?Journal?of?Applied?Ceramic?Technology）》，2008年5卷。?

Sheldon?A.?Bernard，V.K.?Balla，S.?Bose，A.Bandvopadhvav：“激光直接成形鋯鈦酸鉛陶瓷（Direct?laser?processing?of?bulk?lead?zirconate?titanate?ceramics）”，《材料科學與工程（Materials?Science?and?Engineering?B?）》，2010年172卷。?

Z.H.Liu，J.J.Nolte，J.I.Packard，G.Hilmas，F.Dogan，M.C.Leu：“選擇性燒結高密度氧化鋁陶瓷件（Selective?Laser?Sintering?of?High-density?Alumina?Ceramics?Parts）”，《第35屆MATADOR國際會議會議記錄（Proceedings?of?the?35th?international?MATADOR?conference）》，2007年第351~354頁。?

唐亞新，鄧琦林，張宏：“激光燒結陶瓷成形技術的研究”，《電加工》，1997年第1期。?

張小峰，劉維良，姜林文：“黑色氧化鋁陶瓷制備與介電性能的研究”，《中國陶瓷工業》，2010年17卷。?

中國學者李遠強，徐潔：“著色Y-TZP陶瓷的研究”，《火花塞與特種陶瓷》，1993年4期。?

采用LENS技術成形不同顏色Al₂O₃陶瓷件不僅能夠避免燒結方法所固有的缺陷獲得組織致密、成份均勻的結構件，而且不需調整粉末化學配比可直接獲得不同顏色性能各異的陶瓷件，更能夠對比分析激光近凈成形件的顏色變化原?因，進而確定更合理的工藝方案、改善成形件性能、提高成形件質量。?

發明內容