[发明专利]一种激光近净成形Al2O3基共晶陶瓷刀具的方法

摘要

本发明公开了一种激光近净成形Al₂O₃基共晶陶瓷刀具的方法，将Al₂O₃和陶瓷粉末分别放入送粉器两个粉筒中，调整送粉速度使Al₂O₃和另一种陶瓷粉末具有一定质量配比，以惰性气体作为送粉和保护气体，高能激光束在TC4基板上和前一沉积层上形成熔池并熔化注入熔池的陶瓷粉末，采用连续多道多层扫描制备Al₂O₃基共晶陶瓷刀具。本方法制备的Al₂O₃基共晶陶瓷刀具在增强传统陶瓷刀具韧性的基础上，硬度和强度都能得到进一步提高，特别是在陶瓷材料熔点附近仍保持非常高的强度、硬度和抗蠕变性，可有效抑制在干式高速切削条件下刀具的破损和裂纹缓慢长大导致刀具材料性能退化，表现出优异的热稳定性,提升刀具寿命和生产效率。

主权项

1.一种激光近净成形Al2O3基共晶陶瓷刀具的方法，其特征在于，步骤如下：该方法所用的系统为激光近净成形系统；(1)成形基板和陶瓷粉末的预处理：将陶瓷粉末干燥，成形基板采用与Al2O3基共晶陶瓷热膨胀系数相近的材料，成形前用砂纸打磨并依次用丙酮、乙醇、去离子水清洗、吹干；(2)成形参数的设置：设置激光功率密度为104～105W/cm2，送粉量为0.025～0.095g/cm，每层4～9道，每道3～5cm，成形30～50层后，每层2～7道，每道1～3cm，成形10～30层；(3)打开惰性气体为激光近净成形Al2O3基共晶陶瓷刀具提供送粉动力和气体保护；(4)先后启动送粉器和激光器对复合陶瓷粉末进行激光近净成形，成形过程中通过改变送粉器不同粉筒的送粉转速，以控制各陶瓷粉末的送粉量，最终实现一定质量配比的Al2O3基共晶陶瓷刀具；(5)成形结束按先后顺序关闭激光器、送粉器、惰性气体；所述的陶瓷粉末为Al2O3/SiC，Al2O3质量分数86～92％；或Al2O3/Si3N4，Al2O3质量分数92～98％；所述的Al2O3基共晶陶瓷刀具为多道多层成形工艺，前角γ0＝0°～10°，后角α0＝5°～10°，刃倾角λ0＝‑5°～‑10°，刀尖圆弧半径rc＝0.2～1mm。