一种高能氧乙炔火焰束流改性氧化铝基陶瓷大尺寸构件表面局部纳米共晶强韧化的方法，它涉及一种改性氧化铝基陶瓷大尺寸构件表面局部纳米共晶强韧化的方法。本发明是为了解决目前高熔点氧化铝基共晶陶瓷难以制备大尺寸构件的技术问题。本发明：一、氧化铝基共晶陶瓷粉体分步复合制备；二、脉冲放电等离子体烧结致密化；三、高能氧乙炔火焰束流表面纳米共晶强韧化处理。利用本发明方法在大尺寸氧化铝基复相陶瓷表面实现高能氧乙炔火焰束流局部纳米共晶强韧化，获得微观组织尺度在5nm‑100nm、厚度在100μm～2000μm内调控的纳米共晶强韧化层，本复合技术达到兼顾共晶陶瓷高温特性和大尺寸复相陶瓷成型性能的目的。
1.一种高能氧乙炔火焰束流改性氧化铝基陶瓷大尺寸构件表面局部纳米共晶强韧化的方法，其特征在于高能氧乙炔火焰束流改性氧化铝基陶瓷大尺寸构件表面局部纳米共晶强韧化的方法是按以下步骤进行的：一、氧化铝基共晶粉体分步复合制备方法：将纳米Al2O3、纳米TZ3Y20A和纳米RE2O3为原料，按照共晶成分摩尔配比混合放置在同一个球磨罐中，加入无水乙醇和氧化铝磨球，在球磨转速为300rpm～500rpm的条件下球磨12h～100h，得到氧化铝基共晶成分配比的复相粉体浆料；将氧化铝基共晶成分配比的复相粉体浆料在温度为100℃～200℃的条件下干燥
20min～100min，然后过100目～500目筛，得到具有共晶成分的纳米尺度氧化铝基复相陶瓷粉体；所述的纳米TZ3Y20A的d50为30nm～50nm；步骤一中所述的RE2O3为Y2O3、Gd2O3或Er2O3；
二、脉冲放电等离子体烧结致密化：将步骤一中所得到的纳米尺度氧化铝基复相陶瓷粉体在压力为10MPa～100MPa、脉冲放电等离子体升温速率为50℃/min～300℃/min和真空条件下的条件下从室温升温至1000℃～1700℃，然后在压力为10MPa～100MPa、脉冲放电等离子体加热温度为1000℃～1700℃和真空条件下保温1min～20min，停止加热和加压，开启循环水冷系统对烧结陶瓷进行快速降温，最终获得致密度>99％的共晶成分氧化铝基复相陶瓷；
三、高能氧乙炔火焰束流表面纳米强化处理：将步骤二中致密度>99％的共晶成分氧化铝基复相陶瓷经100目～1000目砂纸进行打磨，然后置于加热基板上，以5℃/min～50℃/min的升温速率从室温升温至200℃～600℃进行预热，然后开启高能氧乙炔火焰束流发生装置，在能量密度为1×103W～1×104W，扫描速度为0.5mm/min～20mm/min，高能束流发生器与陶瓷材料表面距离为0.5mm～20mm和加热速度为500℃/s～2000℃/s的条件下升温至
1900℃～3000℃，然后在温度为1900℃～3000℃的条件下原位加热1s～20s对共晶成分氧化铝基复相陶瓷大尺寸构件表面进行纳米局部强韧化，关闭高能氧乙炔火焰束流发生装置，加热基板以5℃/min～50℃/min的降温速率使陶瓷材料的温度降至500℃～800℃，然后使改性陶瓷自冷至室温状态，获得表面纳米化层深度为100μm～2000μm的大尺寸氧化铝基复相陶瓷。
2.根据权利要求1所述的一种高能氧乙炔火焰束流改性氧化铝基陶瓷大尺寸构件表面局部纳米共晶强韧化的方法，其特征在于步骤一中所述的纳米TZ3Y20A的d50为30nm。
3.一种高能氧乙炔火焰束流改性氧化铝基陶瓷大尺寸构件表面局部纳米共晶强韧化的方法，其特征在于高能氧乙炔火焰束流改性氧化铝基陶瓷大尺寸构件表面局部纳米共晶强韧化的方法是按以下步骤进行的：一、氧化铝基共晶粉体分步复合制备方法：将纳米Al2O3和纳米TZ3Y20A为原料，按照共晶成分摩尔配比混合放置在同一个球磨罐中，加入无水乙醇和氧化铝磨球，在球磨转速为
300rpm～500rpm的条件下球磨12h～100h，得到氧化铝基共晶成分配比的复相粉体浆料；将氧化铝基共晶成分配比的复相粉体浆料在温度为100℃～200℃的条件下干燥20min～
100min，然后过100目～500目筛，得到具有共晶成分的纳米尺度氧化铝基复相陶瓷粉体；所述的纳米TZ3Y20A的d50为30nm～50nm；
二、脉冲放电等离子体烧结致密化：将步骤一中所得到的纳米尺度氧化铝基复相陶瓷粉体在压力为10MPa～100MPa、脉冲放电等离子体升温速率为50℃/min～300℃/min和真空条件下的条件下从室温升温至1000℃～1700℃，然后在压力为10MPa～100MPa、脉冲放电等离子体加热温度为1000℃～1700℃和真空条件下保温1min～20min，停止加热和加压，开启循环水冷系统对烧结陶瓷进行快速降温，最终获得致密度>99％的共晶成分氧化铝基复相陶瓷；
三、高能氧乙炔火焰束流表面纳米强化处理：将步骤二中致密度>99％的共晶成分氧化铝基复相陶瓷经100目～1000目砂纸进行打磨，然后置于加热基板上，以5℃/min～50℃/min的升温速率从室温升温至200℃～600℃进行预热，然后开启高能氧乙炔火焰束流发生装置，在能量密度为1×103W～1×104W，扫描速度为0.5mm/min～20mm/min，高能束流发生器与陶瓷材料表面距离为0.5mm～20mm和加热速度为500℃/s～2000℃/s的条件下升温至
1900℃～3000℃，然后在温度为1900℃～3000℃的条件下原位加热1s～20s对共晶成分氧化铝基复相陶瓷大尺寸构件表面进行纳米局部强韧化，关闭高能氧乙炔火焰束流发生装置，加热基板以5℃/min～50℃/min的降温速率使陶瓷材料的温度降至500℃～800℃，然后使改性陶瓷自冷至室温状态，获得表面纳米化层深度为100μm～2000μm的大尺寸氧化铝基复相陶瓷。
4.根据权利要求3所述的一种高能氧乙炔火焰束流改性氧化铝基陶瓷大尺寸构件表面局部纳米共晶强韧化的方法，其特征在于步骤一中所述的纳米TZ3Y20A的d50为30nm。
5.根据权利要求3所述的一种高能氧乙炔火焰束流改性氧化铝基陶瓷大尺寸构件表面局部纳米共晶强韧化的方法，其特征在于步骤一中在球磨转速为400rpm的条件下球磨50h，得到氧化铝基共晶成分配比的复相粉体浆料。
一种高能氧乙炔火焰束流改性氧化铝基陶瓷大尺寸构件表面
局部纳米共晶强韧化的方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种改性氧化铝基陶瓷大尺寸构件表面局部纳米共晶强韧化的方法。
背景技术
[0002] 氧化铝基共晶复相陶瓷具有高熔点、高比强度、高抗氧化性和优异的耐腐蚀性，且能够在接近熔点(>1650℃)的超高温氧化环境下保持良好的力学性能与组织稳定性，被认为是最有潜质成为新一代可在高温氧化性气氛下长期服役的首选超高温结构材料。在燃气涡轮发动机叶片、喷嘴及内衬、超音速导弹弹头、火箭发动机喉衬、航天飞机鼻锥以及机翼前缘等关键部位具有广泛的应用潜力前景。
[0003] 目前，针对氧化铝基共晶陶瓷制备技术主要包括Bridgman法、外延生长法、悬浮区熔法、激光区熔法和微抽拉法等，其中Bridgman法是唯一能够制备大尺寸共晶陶瓷构件的技术，但存在微观组织粗大、高度织构取向性和生产效率低等弊端。同传统熔凝技术相比，粉末冶金烧结法具有成分可控性好、组织均匀、无宏观偏析等优势；此外，在实现大尺寸陶瓷构件和近净成形制备等方面也凸显更大优势。然而，由于在烧结致密化过程中晶粒异常长大，晶粒间存在孔洞、界面非晶相等缺陷，因而在高温环境下陶瓷材料发生晶界滑移导致塑性变形，极大限制了其在超高温环境下的服役性能。
[0004] 高能氧乙炔火焰束流表面改性技术具有集束功率密度高、非接触式快速加热、热影响区小、可控性高，对材料整体组织性能和尺寸稳定性影响小等特点。采用高能氧乙炔火焰束流对大尺寸共晶成分氧化铝基复相陶瓷表面进行局部快速熔凝处理，通过局部改变材料表面的组织结构和形态达到强化表层的效果，从而提高氧化铝基复相陶瓷表面的耐磨、耐蚀、耐疲劳等一系列性能。
发明内容
[0005] 本发明是为了解决目前高熔点氧化铝基共晶陶瓷难以制备大尺寸构件的技术问题，而提供一种高能氧乙炔火焰束流改性氧化铝基陶瓷大尺寸构件表面局部纳米共晶强韧化的方法。
[0006] 本发明的高能氧乙炔火焰束流改性氧化铝基陶瓷大尺寸构件表面局部纳米共晶强韧化的方法是按以下步骤进行的：
[0007] 一、氧化铝基共晶粉体分步复合制备方法：将纳米Al2O3、纳米TZ3Y20A和纳米RE2O3为原料，按照共晶成分摩尔配比混合放置在同一个球磨罐中，加入无水乙醇和氧化铝磨球，在球磨转速为300rpm～500rpm的条件下球磨12h～100h，得到氧化铝基共晶成分配比的复相粉体浆料；将氧化铝基共晶成分配比的复相粉体浆料在温度为100℃～200℃的条件下干燥20min～100min，然后过100目～500目筛，得到具有共晶成分的纳米尺度氧化铝基复相陶瓷粉体；所述的纳米TZ3Y20A的d50为30nm～50nm；
[0008] 二、脉冲放电等离子体烧结致密化：将步骤一中所得到的纳米尺度氧化铝基复相陶瓷粉体在压力为10MPa～100MPa、脉冲放电等离子体升温速率为50℃/min～300℃/min和真空条件下的条件下从室温升温至1000℃～1700℃，然后在压力为10MPa～100MPa、脉冲放电等离子体加热温度为1000℃～1700℃和真空条件下保温1min～20min，停止加热和加压，开启循环水冷系统对烧结陶瓷进行快速降温，最终获得致密度>99％的共晶成分氧化铝基复相陶瓷；
[0009] 三、高能氧乙炔火焰束流表面纳米强化处理：将步骤二中致密度>99％的共晶成分氧化铝基复相陶瓷经100目～1000目砂纸进行打磨，然后置于加热基板上，以5℃/min～50℃/min的升温速率从室温升温至200℃～600℃进行预热，然后开启高能氧乙炔火焰束流发生装置，在能量密度为1×103W～1×104W，扫描速度为0.5mm/min～20mm/min，高能束流发生器与陶瓷材料表面距离为0.5mm～20mm和加热速度为500℃/s～2000℃/s的条件下升温至1900℃～3000℃，然后在温度为1900℃～3000℃的条件下原位加热1s～20s对共晶成分氧化铝基复相陶瓷大尺寸构件表面进行纳米局部强韧化，关闭高能氧乙炔火焰束流发生装置，加热基板以5℃/min～50℃/min的降温速率使陶瓷材料的温度降至500℃～800℃，然后使改性陶瓷自冷至室温状态，获得表面纳米化层深度为100μm～2000μm的大尺寸氧化铝基复相陶瓷。
[0010] 本发明的另一种高能氧乙炔火焰束流改性氧化铝基陶瓷大尺寸构件表面局部纳米共晶强韧化的方法是按以下步骤进行的：
[0011] 一、氧化铝基共晶粉体分步复合制备方法：将纳米Al2O3和纳米TZ3Y20A为原料，按照共晶成分摩尔配比混合放置在同一个球磨罐中，加入无水乙醇和氧化铝磨球，在球磨转速为300rpm～500rpm的条件下球磨12h～100h，得到氧化铝基共晶成分配比的复相粉体浆料；将氧化铝基共晶成分配比的复相粉体浆料在温度为100℃～200℃的条件下干燥20min～100min，然后过100目～500目筛，得到具有共晶成分的纳米尺度氧化铝基复相陶瓷粉体；
[0012] 二、脉冲放电等离子体烧结致密化：将步骤一中所得到的纳米尺度氧化铝基复相陶瓷粉体在压力为10MPa～100MPa、脉冲放电等离子体升温速率为50℃/min～300℃/min和真空条件下的条件下从室温升温至1000℃～1700℃，然后在压力为10MPa～100MPa、脉冲放电等离子体加热温度为1000℃～1700℃和真空条件下保温1min～20min，停止加热和加压，开启循环水冷系统对烧结陶瓷进行快速降温，最终获得致密度>99％的共晶成分氧化铝基复相陶瓷；
[0013] 三、高能氧乙炔火焰束流表面纳米强化处理：将步骤二中致密度>99％的共晶成分氧化铝基复相陶瓷经100目～1000目砂纸进行打磨，然后置于加热基板上，以5℃/min～50℃/min的升温速率从室温升温至200℃～600℃进行预热，然后开启高能氧乙炔火焰束流发生装置，在能量密度为1×103W～1×104W，扫描速度为0.5mm/min～20mm/min，高能束流发生器与陶瓷材料表面距离为0.5mm～20mm和加热速度为500℃/s～2000℃/s的条件下升温至1900℃～3000℃，然后在温度为1900℃～3000℃的条件下原位加热1s～20s对共晶成分氧化铝基复相陶瓷大尺寸构件表面进行纳米局部强韧化，关闭高能氧乙炔火焰束流发生装置，加热基板以5℃/min～50℃/min的降温速率使陶瓷材料的温度降至500℃～800℃，然后使改性陶瓷自冷至室温状态，获得表面纳米化层深度为100μm～2000μm的大尺寸氧化铝基复相陶瓷。
[0014] 步骤一中的共晶成分摩尔配比是由相图决定的。
[0015] TZ3Y20A为部分稳定化ZrO2(3mol％Y2O3)-20wt％的纳米Al2O3，购买自日本的Tosoh公司。
[0016] 本发明所述高能氧乙炔火焰束流表面纳米强化方式包括原位静态式和线型动态式两种：
[0017] 原位静态式主要针对材料表面局部点式改性，改性面积可达10mm2～100mm2；
[0018] 线型动态式主要针对平行线及网格式改性，相邻平行线间距2mm～100mm。
[0019] 基于高熔点氧化铝基共晶陶瓷难以制备大尺寸构件的弊端，本发明首次提出采用脉冲放电等离子快速烧结+高能氧乙炔火焰束流表面纳米共晶强韧化联合技术，制备表层具有极细纳米共晶强化结构特征的大尺寸氧化铝基复相陶瓷，达到兼顾共晶陶瓷高温特性和多晶复相陶瓷成型性能的目的。
[0020] 本发明采取以上技术方案具有以下优点：
[0021] (1)本发明方法涉及一种制备表层具有极细纳米结构共晶强韧化特征的大尺寸氧化铝基复相陶瓷技术，通过分步复合法制备共晶粉体、脉冲放电等离子体快速烧结制备高强韧氧化铝基大尺寸陶瓷、高能氧乙炔火焰束流对其表面进行纳米共晶强韧化，本复合技术达到兼顾共晶陶瓷高温特性和多晶复相陶瓷成型性能的目的；
[0022] (2)本发明方法高能氧乙炔火焰束流表面纳米共晶强化可实现原位静态式和线型动态式纳米共晶强韧化，原位静态式主要针对材料表面局部点式改性，改性面积可达10mm2～100mm2；线型动态式主要针对平行线及网格式改性，相邻平行线间距2mm～100mm；
[0023] (3)本发明方法高能氧乙炔火焰束流表面强化技术热影响区小、可控性高，对基体材料整体组织性能和尺寸稳定性影响小。利用表面加热基板对氧化铝基陶瓷进行预热处理，有效避免高能氧乙炔火焰束流处理导致的热震损伤性开裂问题。纳米共晶强韧层微观组织尺度为5nm-100nm，厚度可实现在100μm～2000μm内调控。
附图说明
[0024] 图1是试验一制备的表面纳米化的大尺寸氧化铝基复相陶瓷表面的SEM图；
[0025] 图2是试验一制备的表面纳米化的大尺寸氧化铝基复相陶瓷截面的SEM图。
具体实施方式
[0026] 具体实施方式一：本实施方式为一种高能氧乙炔火焰束流改性氧化铝基陶瓷大尺寸构件表面局部纳米共晶强韧化的方法，具体是按以下步骤进行的：
[0027] 一、氧化铝基共晶粉体分步复合制备方法：将纳米Al2O3、纳米TZ3Y20A和纳米RE2O3为原料，按照共晶成分摩尔配比混合放置在同一个球磨罐中，加入无水乙醇和氧化铝磨球，在球磨转速为300rpm～500rpm的条件下球磨12h～100h，得到氧化铝基共晶成分配比的复相粉体浆料；将氧化铝基共晶成分配比的复相粉体浆料在温度为100℃～200℃的条件下干燥20min～100min，然后过100目～500目筛，得到具有共晶成分的纳米尺度氧化铝基复相陶瓷粉体；所述的纳米TZ3Y20A的d50为30nm～50nm；
[0028] 二、脉冲放电等离子体烧结致密化：将步骤一中所得到的纳米尺度氧化铝基复相陶瓷粉体在压力为10MPa～100MPa、脉冲放电等离子体升温速率为50℃/min～300℃/min和真空条件下的条件下从室温升温至1000℃～1700℃，然后在压力为10MPa～100MPa、脉冲放电等离子体加热温度为1000℃～1700℃和真空条件下保温1min～20min，停止加热和加压，开启循环水冷系统对烧结陶瓷进行快速降温，最终获得致密度>99％的共晶成分氧化铝基复相陶瓷；
[0029] 所制备的共晶成分氧化铝基复相陶瓷尺寸直径可达30mm～200mm；
[0030] 本发明采用分步复合法氧化锆以TZ3Y20A形式引入，利用脉冲放电等离子快速烧结致密化，主要有以下优点：有效抑制四方相氧化锆晶粒尺寸长大生成多尺度氧化锆颗粒，充分发挥氧化锆多重增韧效应；分步复合有效提高共晶成分配比复相陶瓷粉体的均匀性，在表面改性过程可一定程度克服由于成分过冷导致初生组织的形成，该步骤是达到表面极细纳米强化效果的关键性技术之一。
[0031] 三、高能氧乙炔火焰束流表面纳米强化处理：将步骤二中致密度>99％的共晶成分氧化铝基复相陶瓷经100目～1000目砂纸进行打磨，然后置于加热基板上，以5℃/min～50℃/min的升温速率从室温升温至200℃～600℃进行预热，然后开启高能氧乙炔火焰束流发生装置，在能量密度为1×103W～1×104W，扫描速度为0.5mm/min～20mm/min，高能束流发生器与陶瓷材料表面距离为0.5mm～20mm和加热速度为500℃/s～2000℃/s的条件下升温至1900℃～3000℃，然后在温度为1900℃～3000℃的条件下原位加热1s～20s对共晶成分氧化铝基复相陶瓷大尺寸构件表面进行纳米局部强韧化，关闭高能氧乙炔火焰束流发生装置，加热基板以5℃/min～50℃/min的降温速率使陶瓷材料的温度降至500℃～800℃，然后使改性陶瓷自冷至室温状态，获得表面纳米化层深度为100μm～2000μm的大尺寸氧化铝基复相陶瓷。
[0032] 具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：步骤一中所述的RE2O3为Y2O3、Gd2O3或Er2O3。其他与具体实施方式一相同。
[0033] 具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式二不同的是：步骤一中所述的纳米TZ3Y20A的d50为30nm。其他与具体实施方式二相同。
[0034] 具体实施方式四：本实施方式为一种高能氧乙炔火焰束流改性氧化铝基陶瓷大尺寸构件表面局部纳米共晶强韧化的方法是按以下步骤进行的：
[0035] 一、氧化铝基共晶粉体分步复合制备方法：将纳米Al2O3和纳米TZ3Y20A为原料，按照共晶成分摩尔配比混合放置在同一个球磨罐中，加入无水乙醇和氧化铝磨球，在球磨转速为300rpm～500rpm的条件下球磨12h～100h，得到氧化铝基共晶成分配比的复相粉体浆料；将氧化铝基共晶成分配比的复相粉体浆料在温度为100℃～200℃的条件下干燥20min～100min，然后过100目～500目筛，得到具有共晶成分的纳米尺度氧化铝基复相陶瓷粉体；所述的纳米TZ3Y20A的d50为30nm～50nm；
[0036] 二、脉冲放电等离子体烧结致密化：将步骤一中所得到的纳米尺度氧化铝基复相陶瓷粉体在压力为10MPa～100MPa、脉冲放电等离子体升温速率为50℃/min～300℃/min和真空条件下的条件下从室温升温至1000℃～1700℃，然后在压力为10MPa～100MPa、脉冲放电等离子体加热温度为1000℃～1700℃和真空条件下保温1min～20min，停止加热和加压，开启循环水冷系统对烧结陶瓷进行快速降温，最终获得致密度>99％的共晶成分氧化铝基复相陶瓷；
[0037] 三、高能氧乙炔火焰束流表面纳米强化处理：将步骤二中致密度>99％的共晶成分氧化铝基复相陶瓷经100目～1000目砂纸进行打磨，然后置于加热基板上，以5℃/min～50℃/min的升温速率从室温升温至200℃～600℃进行预热，然后开启高能氧乙炔火焰束流发生装置，在能量密度为1×103W～1×104W，扫描速度为0.5mm/min～20mm/min，高能束流发生器与陶瓷材料表面距离为0.5mm～20mm和加热速度为500℃/s～2000℃/s的条件下升温至1900℃～3000℃，然后在温度为1900℃～3000℃的条件下原位加热1s～20s对共晶成分氧化铝基复相陶瓷大尺寸构件表面进行纳米局部强韧化，关闭高能氧乙炔火焰束流发生装置，加热基板以5℃/min～50℃/min的降温速率使陶瓷材料的温度降至500℃～800℃，然后使改性陶瓷自冷至室温状态，获得表面纳米化层深度为100μm～2000μm的大尺寸氧化铝基复相陶瓷。
[0038] 具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式四不同的是：步骤一中所述的纳米TZ3Y20A的d50为30nm。其他与具体实施方式四相同。
[0039] 具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式四不同的是：步骤一中在球磨转速为400rpm的条件下球磨50h，得到氧化铝基共晶成分配比的复相粉体浆料。其他与具体实施方式四相同。
[0040] 用以下试验对本发明进行验证：
[0041] 试验一：本试验为一种高能氧乙炔火焰束流改性氧化铝基陶瓷大尺寸构件表面局部纳米共晶强韧化的方法是按以下步骤进行的：
[0042] 一、氧化铝基共晶粉体分步复合制备方法：将纳米Al2O3和纳米TZ3Y20A为原料，按照共晶成分摩尔配比混合放置在同一个球磨罐中，加入无水乙醇和氧化铝磨球，在球磨转速为400rpm的条件下球磨50h，得到氧化铝基共晶成分配比的复相粉体浆料；将氧化铝基共晶成分配比的复相粉体浆料在温度为150℃的条件下干燥50min，然后过300目筛，得到具有共晶成分的纳米尺度氧化铝基复相陶瓷粉体；所述的纳米TZ3Y20A的d50为30nm；所述的纳米Al2O3和纳米TZ3Y20A的摩尔比为63:37；
[0043] 二、脉冲放电等离子体烧结致密化：将步骤一中所得到的纳米尺度氧化铝基复相陶瓷粉体在压力为50MPa、脉冲放电等离子体升温速率为100℃/min和真空条件下的条件下从室温升温至1500℃，然后在压力为50MPa、脉冲放电等离子体加热温度为1500℃和真空条件下保温10min，停止加热和加压，开启循环水冷系统对烧结陶瓷进行快速降温，最终获得致密度>99％的共晶成分氧化铝基复相陶瓷；
[0044] 三、高能氧乙炔火焰束流表面纳米强化处理：将步骤二中致密度>99％的共晶成分氧化铝基复相陶瓷经500目砂纸进行打磨，然后置于加热基板上，以30℃/min的升温速率从室温升温至400℃进行预热，然后开启高能氧乙炔火焰束流发生装置，在能量密度为1×104W，扫描速度为10mm/min，高能束流发生器与陶瓷材料表面距离为10mm和加热速度为
1000℃/s的条件下升温至2000℃，然后在温度为2000℃的条件下原位加热10s对共晶成分氧化铝基复相陶瓷大尺寸构件表面进行纳米局部强韧化，关闭高能氧乙炔火焰束流发生装置，加热基板以30℃/min的降温速率使陶瓷材料的温度降至600℃，然后使改性陶瓷自冷至室温状态，获得表面纳米化的大尺寸氧化铝基复相陶瓷。
[0045] 图1是试验一制备的表面纳米化的大尺寸氧化铝基复相陶瓷表面的SEM图，从图1可以看出，通过高能氧乙炔火焰束流表面纳米强化处理，形成具有极细纳米共晶特征的强化组织，微观组织由极细层片氧化铝和氧化锆构成，在微区范畴呈现一定的位向分布特征。
[0046] 图2是试验一制备的表面纳米化的大尺寸氧化铝基复相陶瓷截面的SEM图，区域A为纳米共晶强韧化层，从图2可以看出，通过高能氧乙炔火焰束流表面纳米强化处理，在具有共晶成分的氧化铝基复相陶瓷表面局部成功制备纳米强化层，其厚度可达150μm，强化层与基体结合良好且无孔洞及开裂等缺陷。
