添加La_2O_3对激光烧结_W_省略_属基复合材料组织和成形性能的影响_顾冬冬

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1、第卷第期今庵学玻年月第一页一一添加对激光烧结金属基复合材料组织和成形性能的影响顾冬冬沈以赴南京航空航天大学材料科学与技术学院,南京摘要研究了稀土氧化物添加量对激光烧结直接成形一颗粒增强基复合材料的影响结果表明,优化含量,可细化激光烧结组织,提高增强颗粒分散均匀性以及颖粒基体界面结合性能,成形致密度高达理论密,显微硬度可达而过量添加全,导致激光成形性能降低讨论了稀度的土原子对颗粒增强金属基复合材料激光烧结成形的作用机理关扭词直接金属激光烧结,金属基复合材料,一。,,文献标识码文一一一中图法分类号章编号一仰,刀万万幼名戮,尹,召那名夕几,,忍夕哪一召。‘,艺多云,二印

2、万’拟斥“咖即代,葱。凡。忿二几坛坛‘夕。,。夕葱八夕,乞,。钻。,、乞坛坛坛硫·刀。。,一一,一一一,,,全,,一,、,手段【一工艺的主要优势在于取材广泛成形直接金属激光烧结,,灵活以及节约时间和成本’目前技术正在逐是典型的决速成形、、,步用于制造金属模具圈复杂零件原型梯度功能材技术能根据零件的计算机辅助设计,,料以及航空航天飞行器的关键部件模型利用激光热源直接烧结处于松散状,、,一。态的粉体材料成形任意形状的高致密度三维零部件而一硬质合金具有高强度高硬度及高耐磨性但其韧性较差纯具有良好的导电性、导热性、耐蚀般不需要或很少需要热处理强化或二次熔浸等辅助工艺性及塑

3、性,但其强度较低通过制备一金属基复合材料有望融合两者良好的力学性能和物理性能目前,颗粒增强块体材料通常由传一国家自然科学基金委员会中国工程物理研究院联合基金项目‘一‘统粉末冶金或铸造工艺制备这类方法虽生产效,航空科学荃金项目以及南京航空航天率高、且可获得较为致密的组织,但需要使用造价昂贵的大一学科研创新基金项目资助,收一,一精密模具故难以适用于小批量的生产以及复杂形状零件到初稿日期收到修改稿日期刁,作者简介顾冬冬,男,年生,博士生的成形’而对于激光制备目前的研究主要是一第期顾冬冬等添加对激光烧结金属基复合材料组织和成形性能的影响,以在传统合金表面通过激光熔覆合成金

4、属基复合涂层改工艺、,,善其表面耐磨耐蚀性等其实质为金属材料表面改性激光烧结快速成形系统主要包括快一不涉及块体成形】而工艺可使用入,轴流连续拼激光最大输出功率为,,的原材料范围很广且不受成形件形状的制约故有望获,功率密度呈分布,且功率连续可调自得其它工艺难以制备的复杂形状块体动铺粉装置用于工艺控制的计算机系统激光烧结过程本文作者先前的工作证实了利用工艺制中,铺粉滚筒在成形缸的基板上均匀铺放厚度为一,备块体的可行性在优化增强的粉层激光束按图中箭头所示的扫描轨迹烧结粉层,体含量的条件下可获取良好的激光烧结致密度及综合力某一区域,以形成零件的一个水平方向二维截面随后成,

5、学性能但同时有研究表明因涉及复形缸活塞下降一定距离,供粉缸活塞上升相同距离,铺粉,,杂的物理冶金和化学冶金过程若增强体含量过高激光滚筒再次将粉末铺平,激光束继续扫描粉层如此逐层叠,成形的中增强颗粒易发生团聚且颗粒基体间加,直至零件制造完毕激光烧结实验在室温下进行不,易形成显微裂纹导致成形性能下降稀土元素的电负性加保护气氛通过一系列工艺实验,确定优化工艺参数如,,很低具有特殊的化学性质稀土在金属材料中具有细化,,下光斑直径为激光功率为扫描速率、,晶粒净化组织和变质的作用可不同程度地改善材料的,为扫描间距为逐层烧结后制备出,、、诸多性能如加工性能表面性能力学性能和高温

6、性能尺寸为的试样,见图等,将稀土元素引入颗粒增强激光制备领表征域,是扩大其应用范围的一个重要方面同时,也有望解激光烧结试样致密度利用定律测算决先前研究中涉及的工艺问题但目前,就添加稀土材料试样的物相利用型射线衍,对块体激光烧结显微组织和成形性能的影响相射仪分析,金相试样腐蚀剂选用含,关研究报道尚不多见对其中涉及的诸多冶金问题仍有待、及蒸馏水的溶液,深入探讨腐蚀时间为试样的显微组织利用型原子本工作中,在初始粉体中配置高质量分数的增强体,力显微镜和型扫描电镜的同时加入不同含量的稀土氧化物粉末,系统研究二次电子像和背散射电子像来表征成分了激光烧结试样的物相、组织、成分以

7、及相关力学性能,分布利用射线能量散射谱表征,探测器出射以探讨稀土材料对颗粒增强激光烧结成形的作用机理实验方法材料实验材料包括种粉末组分纯度为的电解铜粉,树枝状外形,平均粒度为拼亚微米级质量分数,复合粉末,不规则外形,平均粒度为户稀土氧化物粉末,不规则外形,平均四一。“粒度为拼复合粉末采用雾化干燥结合固定床技术”制备,工艺流程包括雾化干燥前躯体溶液偏钨酸按和硝酸钻溶液,焙烧、球磨、还原及碳化如表所示,将种粉末按种不同质量比配置,并置于一单罐行星式高能球磨机中加以混合,,,氢气保护球为球磨介质球料比为转速,为球磨时’为衰原始粉体组成,一︸图激光烧结示惫图及烧结试样服片

8、⋯·、幼。