氧化鋁陶瓷具有密度低、機械強度和硬度高、耐腐蝕和耐磨性好、耐高溫、生物惰性和食品相容等優(yōu)異性能，在航空航天、汽車、機械、電子、生物醫(yī)藥、衛(wèi)生等領域應用廣泛。作為眾多3D打印技術的一種，激光增材制造技術具有無需模具、一體化成型、材料結(jié)構(gòu)設計靈活、材料利用率高的優(yōu)勢，在氧化鋁陶瓷的一步無模一體化制備中的應用潛力巨大?？焖倌滔轮苯佑扇垠w中生長晶體的方式，使得該技術制備的陶瓷材料在熱端部件應用的潛力更為突出。然而，機械性能的局限性和對高溫穩(wěn)定性的了解不足限制了其應用，機械性能的顯著提升成為熔體自生氧化鋁陶瓷激光增材高質(zhì)量制造的關鍵挑戰(zhàn)之一。

近期，廣東省科學院智能制造研究所畢貴軍研究員團隊與大連理工大學合作，利用高溫熱處理方法誘發(fā)裂紋愈合和應力緩解的強化機制顯著提高了激光增材制造制備的熔體自生高純氧化鋁陶瓷的機械性能，并揭示了熔體自生高純氧化鋁陶瓷極佳高溫穩(wěn)定性的宏微觀特征。采用這種方法處理后的抗彎強度最高可達548 MPa，提高了103%，且材料的重量、幾何尺寸和粗糙度在1600 ℃熱處理后的變化可忽略不計，具有極佳的高溫穩(wěn)定性。該發(fā)現(xiàn)將利用激光增材制造技術制備高性能和高質(zhì)量氧化物陶瓷的研究推入到新高度。

圖1?熔體自生高純氧化鋁陶瓷樣件

圖2 高純氧化鋁陶瓷的質(zhì)量和幾何形狀

圖3?高純氧化鋁陶瓷的表面粗糙度

圖4?高純氧化鋁樣件表面裂紋愈合現(xiàn)象

圖5 抗彎強度

相關研究成果發(fā)表在國際知名期刊Ceramics International（材料科學，中科院一區(qū)，IF：5.2），廣東省科學院智能制造研究所趙大可博士為第一作者。該項工作得到了廣東省科學院建設國內(nèi)一流研究機構(gòu)行動專項資金項目和打造綜合產(chǎn)業(yè)技術創(chuàng)新中心行動資金項目的資助。

原文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2023.10.277

供稿：省科學院智能制造所

撰稿：趙大可

審稿：黃丹??范清??郭澤宜

校稿：徐超??肖捷??章震