陶瓷材料作為世界主要應用材料之一,因其優(yōu)異的物理和化學性能被廣泛地應用在航空航天、生物醫(yī)療和工業(yè)領域。陶瓷零件傳統(tǒng)制備工藝由于制備復雜、模具化生產(chǎn)、產(chǎn)品收縮比大及添加粘結劑等問題,造成了陶瓷復雜定制化零件成品率較低,成本高。激光直接成形技術屬于增材制造的一種,通過層層累積的工藝進行直接熔融成形。相對陶瓷傳統(tǒng)制備工藝減少了制造模具、添加粘結劑等環(huán)節(jié),提高了制備效率,減少了制備成本。本文利用激光直接成形技術進行氧化鋁基陶瓷單道多層陶瓷成形件的基礎研究,探究陶瓷成形件內(nèi)氣孔缺陷的形成機理,構建氣孔形成模型,并在此基礎上進行不同策略的控制分析。基于氣孔缺陷研究基礎,成功制備出應用在血液分析儀中的陶瓷柱塞零件。本文具體研究內(nèi)容如下:(1)根據(jù)激光直接成形工藝特點,對陶瓷成形件的層間孔隙、層內(nèi)孔隙、晶間孔隙和縮孔四類氣孔缺陷進行了研究�；谔沾山Y構件形狀特征,發(fā)現(xiàn)陶瓷結構件氣孔的形貌和分布特征與陶瓷結構件形狀及成形方式有關�；谔沾刹牧喜煌浔忍卣�,從氧化鋁/氧化鋯二元相圖出發(fā),對陶瓷成形件的氣孔特征及組織形貌進行了研究。對成形件不同區(qū)域處的氣孔特征進行了系統(tǒng)的分析,研究了從亞共晶、共晶到過共晶陶...

【文章頁數(shù)】：133 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
符號表
第1章 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 陶瓷增材制造技術
        1.2.1 陶瓷增材制造間接成形
        1.2.2 陶瓷增材制造直接成形
    1.3 氣孔缺陷國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.3.1 氣孔形成機理
        1.3.2 氣孔形成模型
        1.3.3 氣孔控制策略
    1.4 論文研究思路及主要內(nèi)容
        1.4.1 研究思路
        1.4.2 主要研究內(nèi)容
第2章 激光直接成形陶瓷成形件氣孔缺陷特征
    2.1 引言
    2.2 激光直接成形氧化鋁陶瓷成形方法及實驗設備
        2.2.1 激光直接成形過程
        2.2.2 成形件結構特征
        2.2.3 成形方法及實驗設備
    2.3 不同形狀結構陶瓷件氣孔特征及形成機理
        2.3.1 線型陶瓷結構件
        2.3.2 面型陶瓷結構件
        2.3.3 體型陶瓷結構件
    2.4 不同材料配比下陶瓷成形件微觀特征
        2.4.1 不同材料配比陶瓷成形件微觀組織
        2.4.2 不同材料配比陶瓷成形件氣孔特征
    2.5 本章小結
第3章 激光直接成形氧化鋁基陶瓷氣孔形成機制
    3.1 引言
    3.2 激光直接成形氧化鋁基陶瓷熔池流動特征
    3.3 激光直接成形氧化鋁基陶瓷氣孔形成模型
        3.3.1 氣孔形成機理
        3.3.2 模型假設
        3.3.3 熔池外流模式
        3.3.4 熔池內(nèi)流模式
    3.4 熔池不同流動模式氣孔形成機制
        3.4.1 熔池外流氣孔形成機制
        3.4.2 熔池內(nèi)流氣孔形成機制
    3.5 本章小結
第4章 基于工藝參量下氣孔分布特征與工藝優(yōu)化
    4.1 引言
    4.2 陶瓷成形件截面特征
        4.2.1 成形件截面圖像處理
        4.2.2 成形件截面尺寸特征
    4.3 成形件氣孔率
    4.4 氣孔面積特征
    4.5 基于田口法的工藝參量優(yōu)化
    4.6 本章小結
第5章 基于過程參量的氣孔缺陷控制策略
    5.1 引言
    5.2 熔池溫度對成形件氣孔缺陷的控制分析
        5.2.1 熔池溫度監(jiān)測方法
        5.2.2 熔池溫度動態(tài)特征
        5.2.3 熔池溫度對成形氣孔的影響
    5.3 陶瓷等離子體羽輝對氣孔缺陷的控制分析
        5.3.1 陶瓷等離子體羽輝監(jiān)測平臺
        5.3.2 等離子體羽輝質(zhì)心提取算法
        5.3.3 等離子體羽輝質(zhì)心高度對成形氣孔的影響
    5.4 本章小結
第6章 激光直接成形陶瓷件力學性能驗證
    6.1 引言
    6.2 陶瓷成形件力學性能分析
        6.2.1 硬度和斷裂韌性
        6.2.2 抗壓強度
    6.3 本章小結
結論與展望
參考文獻
致謝
附錄 A 攻讀博士學位期間發(fā)表或錄用的論文
附錄 B 攻讀博士學位期間申請的專利
附錄 C 攻讀博士學位期間承擔或參與的科研項目



本文編號：3742569