激光制造微细规则可控多孔金属方法研究

《激光制造微细规则可控多孔金属方法研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、激光制造微细规则可控多孔金属方法研究摘要1前言多孔材料的普遍具有是密度小、质量轻、比表面积大、比力学性能高、阻尼性能好。由于其物理、力学性能优异，多孔材料已成为一种优秀的工程材料，兼有结构和功能双重属性，应用潜力巨大【刘培生】。多孔金属不仅具备金属材料固有的特性，而且具备吸能减震、消音降噪、电磁屏蔽、透水透气等多孔材料特性。其应用领域不断扩大，并成为材料科技界的研究热点。[刘培生，顾冬冬，316L不锈钢多孔结构的选区激光烧结成型工艺研究]多孔金属的制造方法目前主要有粉末烧结法、纤维烧结法、铸造方法、沉积方法以及复合法[刘培生和顾冬冬]。在诸多的制造方法中，依照制造原理划分

2、，粉末烧结法和纤维烧结法属于同类，都是依靠颗粒部分烧结的方法获得不完全致密体作为多孔金属；铸造方法基本是靠气体在液态金属中的占位作用而形成多孔材料；而沉积方法必须依赖有机多孔胚体作为骨架，最后将骨架去除才能形成多孔材料。近些年，由于激光制造技术的飞速发展，多孔金属的制造方法中又出现了采用激光作用粉末的激光制造方法。激光制造方法主要采用选择性激光烧结/熔化（SelectiveLaserSintering/Melting，SLS/M）制造技术进行，在该方法的制造过程中，微细多孔材料的制造多以液态金属凝固的方法为主，由此产生的孔隙基本为不规则形状，很难控制其分布。采用该类技术制

3、备孔隙材料的方法又可分为两类，第一类是完全依靠液相部分烧结的方法，采用激光作为能源，照射金属粉末，使其表面一定厚度的部分熔化并彼此焊合，未焊合部分则彼此间隔而形成孔隙，类似粉末冶金烧结造成孔隙的方法。第二种方法则是来源于铸造方法的启示，在金属粉末当中填加发泡剂，依然利用激光完全熔化粉末，于此同时发泡剂的气化作用使激光熔体产生孔隙【顾冬冬】。本研究主要利用SLM方法成形孔隙材料，但与上述激光方法不同，主要是通过扫描软件的控制，从而形成规则可控孔隙材料的方法。2激光成形孔隙方法原理SLM技术的成形是采用激光对于零件某一方向的截面进行扫描，并与其前层已扫描凝固截面焊合，从而层层

4、堆积成形，已有许多文献报道，这里不再详述【】。这里正是采用利用激光束有点及线的扫描特点，从而利用扫描软件控制扫描的方式，进而将扫描线进行编织，形成的孔隙的材料、形状和大小可控，从而满足其不同的应用要求。例如采用光栅式扫描的方式，所形成的孔隙截面是正交的矩形，如图1所示：3实验3.1材料研究采用的粉末材料为316L不锈钢粉末，粉末粒度为-400目，颗粒形状基本为球形（图2）。3.2实验方法采用HRPM-ⅡB型SLM系统，该系统配有500W连续式光纤激光器，光斑直径为40µm，激光能量密度可达106W/cm2。首先将不锈钢粉末放入设备的储粉缸，固定生长基板后，通过配合工作缸和

5、铺粉辊的调节而使基板的表面处于激光的焦平面上。然后将设备抽真空，并通入氩气保护，使工作腔内的气体含氧量在5ppm以下。实验制备一系列孔隙材料块体，其尺寸为10mm×10mm×10mm，实验设置扫描间距为1mm，层厚为0.03mm，激光功率和扫描速度以及扫描次数分别变化。具体见表1。表1栅格结构块体制造工艺组别激光功率扫描速度扫描次数1200W500mm/s12250W500mm/s13300W500mm/s14200W800mm/s15250W800mm/s16300W800mm/s18200W500mm/s29200W500mm/s310200W500mm/s41120

6、0W500mm/s5块体制造完成后，采用扫描电子显微镜观察栅格结构中框架线的宽度，并且测试孔隙的大小。4、结果与讨论5、结论内部资料请勿外传9JWKffwvG#tYM*Jg&6a*CZ7H$dq8KqqfHVZFedswSyXTy#&QA9wkxFyeQ^!djs#XuyUP2kNXpRWXmA&UE9aQ@Gn8xp$R#͑Gx^Gjqv^$UE9wEwZ#Qc@UE%&qYp@Eh5pDx2zVkum&gTXRm6X4NGpP$vSTT#&ksv*3tnGK8!z89AmYWpazadNu##KN&MuWFA5uxY7JnD6YWRrWwc^vR9CpbK!z

7、n%Mz849Gx^Gjqv^$UE9wEwZ#Qc@UE%&qYp@Eh5pDx2zVkum&gTXRm6X4NGpP$vSTT#&ksv*3tnGK8!z89AmYWpazadNu##KN&MuWFA5ux^Gjqv^$UE9wEwZ#Qc@UE%&qYp@Eh5pDx2zVkum&gTXRm6X4NGpP$vSTT#&ksv*3tnGK8!z89AmYWpazadNu##KN&MuWFA5uxY7JnD6YWRrWwc^vR9CpbK!zn%Mz849Gx^Gjqv^$UE9wEwZ#Qc@UE%&qYp@Eh5pDx2