将激光粉末床熔融技术与反应粘接技术相结合：一种用于高温陶瓷制造的混合方法

《Science & Sports》：Integrating laser-powder bed fusion and reaction bonding: A hybrid approach to high-temperature ceramic fabrication

两阶段方法结合激光粉末床熔融和高温反应结合，有效解决了陶瓷制造中的热冲击和低光吸收问题。通过铝氧化物和钇稳定氧化锆模型系统验证，证实金属可氧化转化为陶瓷，微观分析显示相混合，X射线衍射揭示关键相变，尽管存在体积膨胀与致密化的矛盾效应，该方法为高性能陶瓷制造提供新途径。

　　

摘要

激光粉末床熔融技术作为一种制造复杂结构的手段受到了关注，但由于热冲击以及打印过程中光吸收率低的问题，该技术在某些陶瓷系统中的应用受到限制，从而无法用于高温陶瓷的制备。为了解决这些挑战，提出了一种两阶段方法：首先采用激光粉末床熔融技术将金属粉末和陶瓷粉末混合在一起，随后通过高温反应实现结合，使金属通过氧化过程转化为陶瓷。以氧化铝和氧化钇稳定的氧化锆作为模型复合体系，验证了这种混合激光粉末床熔融-反应结合方法的有效性；显微分析和光谱分析证实了氧化物相的存在，而X射线衍射则揭示了关键相变过程。尽管在反应结合过程中观察到铝向氧化铝的体积膨胀与材料致密化之间存在矛盾现象，但本研究表明激光粉末床熔融-反应结合技术具有广泛应用高性能陶瓷的潜力。

章节摘录

作者贡献声明

Zachary Chase：撰写初稿、验证内容、审阅与编辑、数据可视化处理、方法论设计、概念构思、实验研究、数据管理。Tomas Seager：审阅与编辑、资源获取、实验研究、数据管理、验证工作、方法论设计、数据分析。Dean Cheikh：数据可视化处理、方法论设计、概念构思。Billy Chun-Yip Li：资源获取、数据管理、方法论设计、概念构思。Bryan McEnerney：方法论设计、审阅工作

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的财务利益冲突或可能影响本文研究结果的个人关系。

致谢

Z. Chase、T. Seager、S. Firdosy 和 K.T. Faber 在内部校长与主任研究与发展基金（项目名称：通过反应结合制造新型陶瓷部件）的支持下完成了这项工作。Z. Chase 还获得了美国国家科学基金会研究生研究奖学金（项目编号：2139433）的部分资助。部分研究工作在加州理工学院的喷气推进实验室进行，该实验室与国家相关机构签订了合同。