激光近净成形Al2O3-YAG复合陶瓷微观结构与性能研究

"激光近净成形Al2O3–YAG复合陶瓷薄壁件微观组织与力学性能分析 (2015年)" 这篇2015年的论文详细探讨了使用激光近净成形技术（Laser Engineered Net Shaping, LENS）来制造Al2O3-YAG复合陶瓷薄壁件的过程及其对微观组织和力学性能的影响。在实验中，研究人员通过同轴输送Al2O3-Y2O3粉末，利用激光能量进行近净成形，以形成复杂的陶瓷结构。这种方法的优点在于能够减少后续加工的需求，提高材料利用率。 通过对成形后的薄壁样件进行扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射（XRD）和电子探针显微分析，研究者发现样品主要由α-Al2O3和YAG（钇铝石榴石）两相组成，但也存在少量的亚稳态YAP或YAM相。这表明激光近净成形过程中，粉末原料在高温下发生了相变。 薄壁样件的微观组织分析揭示了一个独特的结构：粗大的富YAG初生相与Al2O3/YAG交错生长的网状共晶组织。研究发现，由于Al2O3在成形过程中的挥发性，不同高度位置的重熔次数影响了Al2O3的挥发量，从而导致了两相的比例差异。从顶部到底部，富YAG初生相的尺寸和比例逐渐增大，这是由于高温环境加速了亚稳相向稳定YAG相的转化。 通过压痕法测量，样件的显微硬度达到了16GPa，断裂韧性为2.89MPa·m1/2，这些数值表明所获得的陶瓷件具有良好的力学性能，适合应用于需要高强度和高韧性的场合。 该研究的关键贡献在于展示了激光近净成形技术在制备Al2O3-YAG复合陶瓷薄壁件方面的潜力，同时也揭示了工艺参数如何影响最终产品的微观结构和性能。这对于优化制造工艺、提升陶瓷组件的性能以及理解陶瓷材料在复杂条件下的行为具有重要意义。这项工作进一步拓展了激光近净成形技术在高性能陶瓷制造领域的应用范围，并为未来的研究提供了理论基础。