鎢增材製造技術的改善

近日，清華大學劉偉教授團隊通過改善增材製造技術中的激光粉末床熔融（Laser Powder Bed Fusion, LPBF），有效解决了難熔金屬鎢（W）的緻密化和開裂問題，進而彌補了傳統加工技術的短板，使W材的綜合質量提高以及應用範圍擴大。

鎢及其合金因有較高的密度、强度，耐衝擊性，耐高溫性，耐腐蝕性，抗輻照能力和優良的導電導熱性等特點，被廣泛應用于航天、航空、軍事、石油鑽井，電器儀錶、醫學、核能等領域。

然而，該材料的高熔點和高韌脆轉變溫度，使它在加工上非常困難，易出現緻密化和開裂的問題。激光粉末床熔融因有“高能量密度-低作用時間”的加工特性，在加工難熔金屬及其合金方面具有一定優勢，爲鎢、鉬等難熔合金的複雜結構成形提供了可能性。

研究表明，在LPBF成形過程中，純鎢的熔滴鋪展會與凝固過程相互競爭，由于二者的速度相差較大，所以鎢部件內很容易存在大量的殘餘孔洞。因而，提高W在LPBF成形緻密度的主要方法有：優化工藝參數，采用球形鎢粉以及控制成形氧含量。

此外，在LPBF成形冷却過程中也不能避免韌脆性轉變的發生，從而導致産品産生微裂紋。然而，氧雜質的存在，也是導致産品微裂紋出現的原因之一，因爲在高溫的作用下氧化鎢會形成大量納米氣泡聚集于晶界處。針對于這個問題，研究者表示可以采用以下兩種方式來解决：一是利用彌散强化的原理，添加第二相顆粒，稱之爲非本征增韌；二是在純鎢中添加其他合金元素如ZrC和Ta，形成固溶合金，稱之爲本征增韌。

該研究成果已以“A Review of Tungsten fabricated via Laser Powder Bed Fusion”爲題發表在《Tungsten》上。