非合金鎢的鐳射粉末床熔煉

近日，來自McMaster 大學的研究人員，在學術期刊《金屬》發表了一篇介紹非合金鎢的鐳射粉末床熔煉的論文。

鎢（W）以其非合金形式被用作各種應用的結構部件，包括聚變反應堆、熱交換器、火箭發動機、高爐和彈藥。非合金鎢的獨特性能，包括其特別高的熔化溫度（≈3422◦C），良好的熱導率和低熱膨脹係數，對於上述應用具有重要意義。鎢也是一種高密度的金屬，其X射線衰減特性可與鉛（Pb）相媲美，因此，它可以作為X射線管中的電子靶，放射外科中的准直器，CT掃描器中的防散射網格，以及核應用中的輻射防護罩。

在傳統方式中，通過粉末冶金技術將金屬粉末從其礦物中提取出來後，通過固態燒結生產鎢零件。燒結過程通常需要後緻密化操作，如機械加工、熱等靜壓（HIP）或後過濾，以減少燒結件的固有孔隙率。最近整合非合金鎢粉的一個趨勢是使用鐳射粉末床熔化（LPBF），因為它能夠利用鐳射能量使其完全熔化。另一個優點是相對於粉末冶金學中使用的壓實模具，LPBF提供了更為優異的形狀多樣性。

通過鐳射粉末床熔化生產鎢3D零件是通過逐層熔化鎢粉來完成的。將一定厚度的粉末平鋪在基底（構建平臺）上，然後沿著電腦軟體生成的預定路徑進行選擇性鐳射熔化。凝固後，每個鞏固的層作為新的基體，用於後續操作。這個過程將會重複進行，直到整個部件被建造出來。

這篇文章介紹了通過鐳射粉末床熔化LPBF技術選擇性鐳射熔化非合金鎢的最新進展，重點介紹了工藝參數對開發結構和性能的影響。成功實施LPBF技術作為傳統鎢製造技術的替代品，可以顯著提高設計的靈活性，從而提高產品的性能和成本。除了醫療領域，其他領域，如航空航太、國防和能源，也有望從通過LPBF生產非合金鎢中受益。此類部門的預期研究方向包括開發用於空間推進系統的單件推進器，以及用於核反應爐的單件高熱通量交換器。

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