[发明专利]一种激光表面气氛加热炉制备氧化铝基共晶陶瓷的方法

摘要

一种激光表面气氛加热炉制备氧化铝基共晶陶瓷的方法。以两种或多种高纯氧化物稀土粉末为原料，按照共晶摩尔百分比进行配制，经高温烧结获得较致密的预制体。使用表面气氛加热炉将预制体加热至800～1300℃并持续保温，同时向炉内通入氩气或者氮气作为保护气体，利用激光器对预制体进行快速熔化并凝固。试样凝固后继续在加热炉内保温，得到共晶陶瓷。本发明将表面气氛加热炉装置与激光快速成形技术相结合，能够快速熔化高熔点材料，实现高的温度梯度(＞3000K/cm)，并极大降低材料激光成形过程中产生的热应力，消除气孔，获得高致密，无裂纹的氧化铝基共晶陶瓷。

主权项

一种激光表面气氛加热炉制备共晶陶瓷的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，烧结预制体的制备；以Al2O3为基体，分别与Y2O3二元共晶或与ZrO2二元共晶或与Gd2O3二元共晶或与Er2O3二元共晶或与Y2O3、ZrO2三元共晶或与Gd2O3、ZrO2三元共晶或与Er2O3及ZrO2三元共晶；按照共晶摩尔百分比进行配制，加入原料总量5～10％的PVA粘结剂；将配置好的粉末置于球磨机内混合2～4h；球磨机转速为100r/min；将混合好的粉末置于模具中，压制成试样；压制压力为20～30MPa；将得到的试样置于烧结炉内烧结2～4小时，烧结温度为1200～1500℃；得到预制体；步骤2，表面气氛加热炉加热预制体；将得到的烧结预制体铺放在表面气氛加热炉的加热板上，并用保温棉盖住激光打入孔以保温；打开气流计阀门向炉膛内通入保护气体氩气或者氮气；保护气体流量为100～150ml/min；对烧结预制体加热至800～1300℃；加热中持续保温，使试样温度与加热炉的加热板温度一致；加热中持续通入N2气；得到加热后的试样；步骤3，共晶陶瓷的制备；将激光打入表面气氛加热炉内，对加热后的试样进行表面区熔；所述的表面区熔是通过激光对试样进行水平方向的单次扫描熔化和区熔定向凝固；激光功率为200～1000W，激光扫描速度为0.2～24mm/min，激光光斑为4～12mm；在激光区熔过程中，表面气氛加热炉对试样持续加热，使试样的温度保持在800～1300℃，并通入保护气体；得到共晶陶瓷；步骤4，激光区熔试样冷却；激光区熔结束后，继续开通表面气氛加热炉加热共晶陶瓷，加热温度为800～1300℃，保温30min；切断表面气氛加热炉电源，随炉冷却至室温，取出冷却后的共晶陶瓷。