激光近净成形Al2O3陶瓷：粉末分布与表面形貌

"粉末分布对激光近净成形Al2O3陶瓷薄壁件表面形貌的影响" 在激光技术领域，激光近净成形（Laser Engineered Net Shaping, LENS）是一种先进的增材制造技术，它利用激光能量将粉末材料熔化并逐层堆积，以形成复杂的三维结构。本文着重探讨了在这一过程中，粉末分布如何影响氧化铝(Al2O3)陶瓷薄壁件的表面形貌。 同轴送粉是LENS系统中常见的粉末输送方式，它确保粉末与激光光束同步作用于工件表面。研究发现，同轴送粉的粉末呈现双重高斯分布，即粉末密度在空间上呈现出两个高斯分布的峰值，这在一定程度上决定了熔融区域的粉末输入量。 激光光斑直径是决定激光与粉末相互作用的关键因素。光斑直径直接影响到激光光束能直接照射到的粉末量，从而影响到薄壁件表面的形貌。通过高斯积分函数可以描述光斑大小与光束直接照射粉末量之间的关系。较小的光斑直径会增加粉末的局部照射量，可能导致表面不均匀，而较大的光斑直径则可能使得能量分布更为均匀，有利于改善表面形貌。 激光功率也是影响成形质量的重要参数。增大激光功率可以减弱粉末高斯分布对激光能量分布的负面影响，帮助形成更平滑的表面。然而，当激光功率过大时，可能会导致粉末过度熔化，使得薄壁件表面形貌恶化，甚至出现裂纹或缺陷。 通过精细调控激光功率和光斑直径，实验结果显示，可以制备出具有高相对密度（99.72%）的Al2O3陶瓷件。这表明，在激光近净成形过程中，优化粉末分布和控制激光参数对于实现高质量、高精度的陶瓷部件制造至关重要。 关键词如"激光技术"、"激光近净成形"、"氧化铝"、"粉末分布"、"双重高斯分布"和"表面形貌"揭示了研究的核心内容。该研究对理解和改进激光近净成形工艺，尤其是对于陶瓷材料的成形提供了理论依据，对于未来在航空航天、电子设备和医疗等领域中应用高精度陶瓷部件的设计和制造具有重要指导意义。