[发明专利]不同颜色Al2O3陶瓷件的激光近净成形方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种不同颜色Al₂O₃陶瓷件的近净成形方法，特别是高纯Al₂O₃陶瓷件的激光近净成形方法。 

背景技术

随着能源、宇航、电子、军工等尖端科学技术的发展，零件通常在高温氧化、热腐蚀等恶劣条件下承受强烈摩擦磨损作用，服役条件十分恶劣，对材料性能有很高的要求，因此高强度，高硬度，耐高温，耐磨损，抗腐蚀，绝热性好的先进陶瓷材料应运而生，并在这些技术革命中发挥着重要的作用，极大地促进了陶瓷科学的发展和应用。氧化铝陶瓷具有机械强度高，绝缘电阻大，硬度高，耐磨、耐腐蚀及耐高温等一系列优良性能，而且在一定条件下具有良好的光学性和离子导电性，被广泛应用于陶瓷、纺织、石油、化工、建筑及电子等传统行业及航空航天、国防等高新技术领域。现有的陶瓷结构主要通过烧结成形，即利用高温高压条件使得陶瓷粉末压制成形，然而该方法存在烧结结构组织疏松、伴有缺陷、后处理工艺繁琐，烧结复杂陶瓷结构困难等缺点。 

激光近净成形（Laser Engineered Net Shaping, LENS）是一种利用高能束直接成形目标结构的先进制造方法，能够实现高性能复杂结构件的无模具、快速、全致密近净成形。美国SNL公司、Los Alamos 国家实验室，我国西北工业大学的黄卫东均使用该方法获得内部组织致密，表面质量良好、无缺陷的金属结构件。 

目前，公开报道的文献中仅美国V.K. Balla小组采用LENS方法成形出结构致密，组织均匀的陶瓷件。其中使用白色高纯Al₂O₃粉末获得的结构件却呈现为灰黑色，文献中并未对该现象进行分析。通常不同颜色陶瓷的获得是在粉体阶 段加入一些着色化合物或引入一些着色离子使材料显微结构发生变化，该方法需要严格控制粉末化学成份配比及生成温度，致使生产耗时耗力。关于陶瓷件的成形及陶瓷颜色改变以下文献均有报道： 

V.K. Balla，S. Bose，A.Bandvopadhvav：“块体氧化铝激光近净成形（Processing of Bulk Alumina Ceramics Using Laser Engineered Net Shaping）”，《应用陶瓷技术国际杂志（International Journal of Applied Ceramic Technology）》，2008年5卷。 

Sheldon A. Bernard，V.K. Balla，S. Bose，A.Bandvopadhvav：“激光直接成形锆钛酸铅陶瓷（Direct laser processing of bulk lead zirconate titanate ceramics）”，《材料科学与工程（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：“选择性烧结高密度氧化铝陶瓷件（Selective Laser Sintering of High-density Alumina Ceramics Parts）”，《第35届MATADOR国际会议会议记录（Proceedings of the 35th international MATADOR conference）》，2007年第351~354页。 

唐亚新，邓琦林，张宏：“激光烧结陶瓷成形技术的研究”，《电加工》，1997年第1期。 

张小峰，刘维良，姜林文：“黑色氧化铝陶瓷制备与介电性能的研究”，《中国陶瓷工业》，2010年17卷。 

中国学者李远强，徐洁：“着色Y-TZP陶瓷的研究”，《火花塞与特种陶瓷》，1993年4期。 

采用LENS技术成形不同颜色Al₂O₃陶瓷件不仅能够避免烧结方法所固有的缺陷获得组织致密、成份均匀的结构件，而且不需调整粉末化学配比可直接获得不同颜色性能各异的陶瓷件，更能够对比分析激光近净成形件的颜色变化原 因，进而确定更合理的工艺方案、改善成形件性能、提高成形件质量。 

发明内容