本发明属于刀具制造领域，尤其涉及一种磁场辅助激光近净成形Al2O3基共晶陶瓷刀具的方法。
背景技术：
共晶陶瓷刀具以良好的红硬性、高温抗蠕变性和抗氧化性，在干式高速切削加工中应用广泛。但共晶陶瓷刀具的本征脆性和较差的导热性能，限制了共晶陶瓷刀具在工艺系统刚度不高、切削热大量产生的切削环境中的应用。共晶陶瓷刀具较低的强度和韧性促使刀具发生破损提前丧失切削能力，大量的切削热加剧刀具主后刀面磨损和刀具前刀面月牙洼磨损，使刀具提前达到磨钝标准，缩短刀具寿命，降低生产效率，所以共晶陶瓷刀具的增强增韧和优化导热性能成为研究热点。
共晶陶瓷刀具的织构化对于优化陶瓷刀具的导热性能，提升陶瓷刀具的强度和韧性具有非常重要的意义。定向排列(织构化)陶瓷是通过施加外力场(磁场、机械力场、温度场)使陶瓷中的各陶瓷晶粒择优取向，定向排列。织构化共晶陶瓷刀具的高度定向排列，可使陶瓷刀具的物理性能产生异向性，可获得陶瓷刀具某个方向上的良好导热性和机械强度。目前制备织构化共晶陶瓷刀具的方法有(挤压、注射、注浆)成型法(Molding Method)、热压法(Hot Pressing Method)、模板晶粒生长法(Templated Grain Growth Method)、反应模板晶粒生长法(Reactive Templated Grain Growth Method)。以上四种方法都是利用应力场或温度场推动晶粒达到定向排列，形成织构化结构。其中模板晶粒生长法(Templated Grain Growth Method)和反应模板晶粒生长法(Reactive Templated Grain Growth Method)采用颗粒定向排列的模板，在烧结过程中模板颗粒作为晶种并消耗非模板颗粒来促进织构化。由于模板制备工艺需要，模板晶粒呈细长或片状，所以模板生长法无法定向排列圆形晶粒；模板上作为晶种的颗粒分布不均匀，导致织构的非均匀性；成型的坯体强度比较低，不便于生坯进行机加工处理，因此成型刀具精度不高，且坯体在烧结过程中极易出现气孔和裂纹等微观缺陷。磁场辅助激光近净成形法制备Al2O3基共晶陶瓷刀具，利用陶瓷晶粒磁的各向异性，通过附加磁场定向排列陶瓷刀具晶粒，实现Al2O3基共晶陶瓷刀具的织构化结构。磁场辅助激光近净成形法制备Al2O3基共晶陶瓷刀具无需预制模板，不存在模板晶种分布不均匀导致织构非均匀性的情况，成型件精度较高，可有效预防织构化共晶陶瓷刀具中气孔和裂纹等微观缺陷；对具有磁的各向异性的圆形晶粒也可定向排列；激光近净成形法无需预制坯体及烧结过程，简化工艺，提高生产效率。相关报道如下：
大连理工大学申请号为201610343826.7一种激光近净成形Al2O3基共晶陶瓷刀具的方法，利用激光近净成形系统制备Al2O3基共晶陶瓷刀具，但导热性能较差，大量的切削热加剧刀具主后刀面磨损和刀具前刀面月牙洼磨损，使刀具提前达到磨钝标准，缩短刀具寿命，降低生产效率；Al2O3基共晶陶瓷刀具较低的强度和韧性促使刀具发生破损提前丧失切削能力。
中国学者许林峰：“强磁场诱导氧化铝陶瓷织构化及其微观结构研究”，华南理工大学硕士学位论文，2011年。其利用稳恒强磁场辅助胶态成型技术制备织构化单晶Al2O3陶瓷件，但此种制备方法对陶瓷浆料要求较高且需预制坯体，后序仍需烘干和烧成环节，生产工序繁琐效率不高；成型的坯体强度比较低，不便于生坯进行机加工处理，因此成型件精度不高。
技术实现要素：
为解决传统陶瓷刀具韧性低、导热性能差，提高成型件精度，简化工序，提高生产效率，本发明提供一种高效优质且加工柔性强的磁场辅助激光近净成形Al2O3基共晶陶瓷刀具的方法，该方法提高传统陶瓷刀具韧性并优化导热性能，成型件精度高，提高生产效率。
一种磁场辅助激光近净成形Al2O3基共晶陶瓷刀具的方法，步骤如下：
A.磁化陶瓷粉末：将陶瓷粉末烘干置于稳恒强磁场工作平台，开启磁场发生器，在磁场强度为12～20T范围内磁化30min～120min；
B.脉冲磁场发生器及激光近净成形系统的参数设置和调节：脉冲磁场强度12～20T，占空比30％～60％，频率为5～20Hz，磁场方向与激光束方向平行；设置激光功率密度104～105W/cm2，送粉量为1.5～3g/min，Z轴提升速度为800～1500mm/min，打印扫描速度300～800mm/min，在脉冲磁场内激光近净成形Al2O3基共晶陶瓷刀具；
C.成形结束按先后顺序关闭激光器、送粉器、惰性气体，延后2～5min关闭脉冲磁场发生器。
本发明的有益效果：
1.本发明中所采用的制备方法与以往报道的方法相比，利用陶瓷晶粒各向异性理论，磁场辅助激光近净成形织构化Al2O3基共晶陶瓷刀具，使Al2O3基共晶陶瓷刀具的物理性能产生异向性，可获得Al2O3基共晶陶瓷刀具良好导热性和机械强度，降低陶瓷刀具切削温度，延长刀具寿命；
2.本发明中所采用的制备方法与以往报道的方法相比，磁场辅助激光近净成形法制备Al2O3基共晶陶瓷刀具无需预制模板，不存在模板晶种分布不均匀导致织构非均匀性的情况，成型件精度较高，可有效预防织构化共晶陶瓷刀具中气孔和裂纹等微观缺陷；
3.本发明中所采用的制备方法与以往报道的方法相比，激光近净成形法制备Al2O3基共晶陶瓷刀具无需预制坯体及烧结过程，简化工艺，提高生产效率。
附图说明
图1是Al2O3基共晶陶瓷刀具的磁场辅助激光近净成形系统示意图。
图中：1激光器；2Al2O3基共晶陶瓷刀具；3基板；4磁极线圈；5脉冲磁场发生器。
具体实施方式
下面结合附图和技术方案，进一步说明本发明的具体实施方式。
实施例1
采用Nd:YAG固体连续激光器、稳恒强磁场和脉冲磁场装置对Al2O3和ZrO2粉末进行激光近净成形，具体成形步骤如下：
A、实验基板3用砂纸打磨并依次用丙酮、乙醇、去离子水清洗、吹干，选择直径为40～90μm的Al2O3和ZrO2粉末，将粉末放至电热式鼓风干燥箱中100℃下干燥4h，将陶瓷粉末烘干后放入稳恒强磁场工作平台并开启磁场发生器，在磁场强度为15T范围内磁化60min。，然后将陶瓷粉末放入送粉器的粉筒中；
B、开启脉冲磁场发生器5，设置脉冲磁场强度15T，占空比50％，频率为15Hz，磁场方向与激光束方向平行；
C、打开惰性气体为激光近净成形提供送粉动力及气体保护，调整送粉气压为0.2MPa，流量为5L/min，保护气压为0.1MPa，流量为15L/min，先后启动送粉器的粉筒和激光器1进行Al2O3基共晶陶瓷刀具成形，送粉器粉筒A及粉筒B的送粉转速利用相应变量的赋值来分别控制，以保证Al2O3基共晶陶瓷刀具中Al2O3质量分数，设置激光功率密度105W/cm2，送粉量为2.09g/min，Z轴提升速度为1200mm/min，打印扫描速度400mm/min；
D、成形结束按先后顺序关闭激光器1、送粉器、惰性气体，延后5min关闭脉冲磁场发生器5。
实施例2
采用Nd:YAG固体连续激光器、稳恒强磁场和脉冲磁场装置对Al2O3和SiC粉末进行激光近净成形，具体成形步骤如下：
A、实验基板3用砂纸打磨并依次用丙酮、乙醇、去离子水清洗、吹干，选择直径为40～90μm的Al2O3和SiC粉末，将粉末放至电热式鼓风干燥箱中100℃下干燥4h，将陶瓷粉末烘干后放入稳恒强磁场工作平台并开启磁场发生器，在磁场强度为18T范围内磁化100min。，然后将陶瓷粉末放入送粉器的粉筒中；
B、开启脉冲磁场发生器5，设置脉冲磁场强度18T，占空比40％，频率为12Hz，磁场方向与激光束方向平行；
C、打开惰性气体为激光近净成形提供送粉动力及气体保护，调整送粉气压为0.2MPa，流量为5L/min，保护气压为0.1MPa，流量为15L/min，先后启动送粉器的粉筒和激光器1进行Al2O3基共晶陶瓷刀具成形，送粉器粉筒A及粉筒B的送粉转速利用相应变量的赋值来分别控制，以保证Al2O3基共晶陶瓷刀具中Al2O3质量分数，设置激光功率密度105W/cm2，送粉量为2.38g/min，Z轴提升速度为1100mm/min，打印扫描速度450mm/min；
D、成形结束按先后顺序关闭激光器1、送粉器、惰性气体，延后5min关闭脉冲磁场发生器5。
实施例3
采用Nd:YAG固体连续激光器、稳恒强磁场和脉冲磁场装置对Al2O3和Si3N4粉末进行激光近净成形，具体成形步骤如下：
A、实验基板3用砂纸打磨并依次用丙酮、乙醇、去离子水清洗、吹干，选择直径为40～90μm的Al2O3和Si3N4粉末，将粉末放至电热式鼓风干燥箱中100℃下干燥4h，将陶瓷粉末烘干后放入稳恒强磁场工作平台并开启磁场发生器，在磁场强度为20T范围内磁化60min。，然后将陶瓷粉末放入送粉器的粉筒中；
B、开启脉冲磁场发生器5，设置脉冲磁场强度20T，占空比60％，频率为10Hz，磁场方向与激光束方向平行；
C、打开惰性气体为激光近净成形提供送粉动力及气体保护，调整送粉气压为0.2MPa，流量为5L/min，保护气压为0.1MPa，流量为15L/min，先后启动送粉器的粉筒和激光器1进行Al2O3基共晶陶瓷刀具成形，送粉器粉筒A及粉筒B的送粉转速利用相应变量的赋值来分别控制，以保证Al2O3基共晶陶瓷刀具中Al2O3质量分数，设置激光功率密度105W/cm2，送粉量为2.56g/min，Z轴提升速度为1250mm/min，打印扫描速度500mm/min；
D、成形结束按先后顺序关闭激光器1、送粉器、惰性气体，延后5min关闭脉冲磁场发生器5。