激光加工凝胶注模成型氧化铝陶瓷坯体的试验研究

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1、激光加工凝胶注模成型氧化铝陶瓷坯体的试验研究摘要氧化铝陶瓷具有许多优异的性能，如强度高、硬度高、抗氧化性好、耐腐蚀等优点，在国防、航空、航天等领域具有无法替代的重要性。在过去的十多年中，国内外在结构陶瓷的制备技术上取得了长足的进展，但是也很难满足其多品种、小批量的市场需求特点，严重制约着市场的培育、形成和发展。激光加工陶瓷坯体技术是一种非接触、去除材料的加工方式，避免了直接机械加工对坯体造成的损伤和陶瓷对加工刀具的磨损；该技术是一种真正的近净尺寸的加工技术，最大程度地减少了烧结后陶瓷部件的机加工量，从而可以显著降低制造成本。本文在综述现有成型

2、方法的基础上，比较其在工艺上对材料性能的影响，选择一种新型成型工艺一凝胶注模成型作为本课题研究的对象，其原理为在高固相含量的陶瓷浆料中加入可聚合有机单体及交联剂，在引发剂和催化剂的作用下，引发单体聚合使陶瓷浆料原位成型。采用试验研究的方法，对激光加工热辅助切削氧化铝陶瓷坯体进行了分析和研究。搭建了一个试验平台，测量了加工过程中切削力的变化情况；再次，通过对比不同加工参数和不同陶瓷坯体配方下得到的工件表面质量，得到了加工参数的变化对工件表面质量的影响；最后，结合工件表面质量的变化情况，深入分析了激光加热辅助切削中加工工艺参数对加工质量的影响机理

3、。激光加工作为一种新的材料加工方法，有其自身的特点。本文在大量试验数据和充分的理论分析基础上，对激光加工氧化铝陶瓷坯体过程中激光功率、扫描速度、扫描间隔、重复频率、吹扫气体压强等加工工艺参数对加工质量的影响进行了深入研究，并分析了其机理。然后进一步对加工参数的选择、工艺路径的选用提出建议。以上的理论分析及试验结果证明了本文的研究成果对工程陶瓷材料的激光加工由着实际的指导意义。关键词：氧化铝陶瓷凝胶注模成型陶瓷坯体激光加工ExperimentalstudyoflaserprocessingGeicastingA1203ceramicbodyBy

4、ZhouleiSupervisorBaiPeikangAbstractA1203ceramichasmanyexcellentpropertiessuchashighstrength，highhardness，goodoxidationresistance，corrosionresistance，etc．，innationaldefense，aviation，aerospaceandotherfieldscannotreplacetheimportanceofInthepasttenyears．bothathomeandabroadinthe

5、structureofceramictechnologyhasmadeconsiderableprogress，butitisverydifficulttomeettheirmanyvarieties，smallbatchofmarketdemandcharacteristics，seriouslyrestrictingthecultivationofthemarket，theformationanddevelopment．Laserprocessinginceramicstechnologyisanon．contact，removethem

6、aterialsprocessingmethodstoavoiddirectmechanicalprocessingofthebodycausedbyinjuryandontheprocessingofceramictoolwear；thetechnologyisanear-netsizeoftherealprocessingtechnology,tomaximizethereductionofsinteredceramiccomponentsmachiningcapacity,whichcansignificantlyreducemanuf

7、acturingcosts．Inthispaper,Reviewoftheexistingformingmethodsonthebasisofthecomparisonprocessonitsimpactonmaterialproperties，selectanewtypeofformingprocess—Gelcastingastheresearchobject，anditsprinciplesathighsolidcontentceramicslurrybyaddingpolymerizableorganicmonomerandcross

8、linker,initiatorandattheroleofcatalyst，thetriggeramonomerpolymerizationinsitumoldi