Al2O3-TiCp复相陶瓷激光定向能量沉积直接增材制造

作者：吴东江; 赵紫渊; 于学鑫; 马广义; 由竹琳; 任冠辉; 牛方勇^*

来源：无机材料学报, 2023, 38(10): 1183-1192.

• 复相陶瓷
• 增材制造
• 激光定向能量沉积
• 微观结构
• 力学性能

Al2O3-TiCp(AT)复相陶瓷材料以其优异的综合力学性能而被广泛用作金属切削刀具材料。针对AT材料传统烧结方法在能耗及周期方面的局限,本工作利用激光定向能量沉积技术开展了AT复相陶瓷材料直接增材制造的研究,系统探讨了不同TiCp比例对复相陶瓷材料微观结构和力学性能的影响。结果表明TiCp颗粒均匀分布在成型样件的基体中,掺杂TiCp细化了Al2O3晶粒。同时,由于TiCp与Al2O3基体的热膨胀失配引起裂纹出现偏转、贯穿颗粒等现象,消耗了裂纹扩展能量,进而有效抑制了AT材料直接增材过程中的裂纹扩展行为。掺杂TiCp颗粒对熔池形成冲击,在一定程度上加快了气体的逸出速率,进而提高了材料的相对密度。但TiCp含量过高将加剧其与Al2O3基体在高温时的化学反应,生成的气体使复合材料中出现较大气孔并降低了材料部分力学性能。TiCp质量分数为30%的复合材料的相对密度达到96.64%、平均显微硬度达到21.07 GPa和断裂韧性达到4.29 MPa·m1/2。

• 单位
  山东大学; 大连理工大学