摘要
激光钎焊作为一种先进的制备工艺，因其具有高可操作性、高能量密度、加热区域小等优点，可制备出确保磨粒与结合剂有较高的冶金结合强度的金刚石砂轮。目前激光钎焊工艺在砂轮制造中的应用研究主要是针对单层金刚石磨粒砂轮及其制备过程中结合剂、金刚石、基体之间的结合机理，但在多层金刚石砂轮的激光钎焊制备方面，鲜见文献报道。另外结合实际的激光钎焊过程，多层金刚石砂轮的逐层钎焊过程实际上是激光增材制造中熔覆道的逐道搭接及熔覆层的逐层堆叠的过程。然而现有研究中，尚未见激光增材制造制备砂轮的报道，且采用激光增材制造制备的多层熔覆层仍然存在表面球化、表面结构不均匀、裂纹以及孔隙数量过高等缺陷与不足。并且，激光增材制造多层成形件的成形过程中会出现缺陷遗传的现象，而缺陷的遗传影响了后续成形的稳定性。因此，对激光增材制造多层金刚石砂轮的制备工艺进行系统研究以实现工艺优化具有现实意义。 本文围绕了激光增材制造金刚石砂轮过程中的工艺优化、成形后的磨粒形态及微观组织以及所制备的金刚石砂轮节块的磨损特性进行了系统地考察，具体内容如下： （1）总结金刚石砂轮制备工艺、激光增材制造成形质量及其影响因素等相关文献，建立了单道、单层以及多层成形件的成形质量评价指标。 （2）开展混合正交试验，基于试验结果与成形质量的评价指标，结合残差分析以及逐步回归的分析方法考察工艺参数及上一层熔覆层的成形质量对单层及后续的各多层熔覆层的表面成形质量的影响关系。并基于此建立能合理描述上一层熔覆层的成形优劣以及多个工艺参数对单层及后续多层熔覆层的表面成形质量间的影响关系的非线性回归模型，且通过该模型进行熔覆层表面成形质量的预测以及工艺参数的寻优，为激光增材制造多层构件的成形质量的工艺优化提供参考，并制备出成形较好的砂轮节块。 （3）通过观察和分析具有较好表面成形质量的单层及后续多层熔覆层的成形过程中，熔覆层表面及截面中磨粒的形态、冷凝后熔覆层的组织形态等微观组织结构特征及其随层数、激光能量密度以及单位面积内粉末量的变化关系以及裂纹随熔覆层堆叠层数的变化规律及其萌生与恶化原因，为进一步调控逐层钎焊多层金刚石砂轮的成形质量提供指导。 （4）基于三种不同熔覆层表面成形质量的多层金刚石砂轮试块开展磨损试验，对氧化铝陶瓷进行磨削，根据试验结果分析三种砂轮试块的材料去除量、熔覆层表面的金刚石磨粒在不同的磨损阶段的形态特征，对激光增材制造的三种不同表面成形情况下的多层砂轮试块的材料去除量及磨粒的磨损磨耗情况等磨削能力进行考察与评价。
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