3D打印技術生産鉬合金(一)

爲了解决鉬合金現有製造工藝的不足,即工藝比較複雜、生産成本較高和需要專門的模具等,研究者找出了一種新的製備鉬合金工件的工藝——3D打印技術。

3D打印技術生産鉬合金圖片

3D打印技術又稱爲增材製造技術,是一種通過在三維空間中增加材料製備工件的技術,基于CAD/CAM,選用一定標準的粉末,在熱源的作用下構造工件。一般來說,鉬合金增材製造工藝有激光工藝和電子束工藝。

就激光增材工藝來說,其是集精確成形和高性能成形爲一體的製造技術,包括激光工程化淨成形(LENS)和選區激光增材製造(SLM)技術。目前,對于激光增材製造研究較多的工藝參數包括激光功率、掃描速度、掃描間距以及掃描策略等,現在對純鉬等難熔金屬的激光增材製造研究主要集中在兩個方面,即孔隙抑制和裂紋抑制。

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研究表明:對于純鉬的SLM,200W的激光功率過低,導致製備樣品孔隙率高;即使通過减小層厚、艙口距離和掃描速度來增加體積能量密度,也會出現這種情况。使用400W激光機可以顯著降低孔隙率。此外,難熔金屬的SLM通常由于其高韌脆轉變溫度而導致沿晶開裂。

研究表明:選區激光製造成形鉬鈷(Mo-5Co)合金的硬度、抗壓縮强度優于選區激光製造成型純鉬,也比熱壓燒結製備的純鉬性能更優;在400℃摩擦磨損試驗中摩擦係數可達0.1,耐磨性能很高;製備所得的鉬合金在700℃顯現出較爲優良的高溫抗氧化性能。通過在純鉬中添加0.45%C,减少了SLM成形過程中氧化物的生成,凝固模式由平面生長轉變爲柱狀生長,最終組織爲α-Mo周圍包圍網狀碳化二鉬,緻密度提高1.9%,硬度提高65%,抗彎曲强度提高340%,添加碳元素合金化起到了改善成形過程,提升製件性能的作用。

研究表明:選擇的激光功率不同,成形鉬合金試樣的緻密度差异會很大;激光功率較高時會産生柱狀晶,且組織會趨于均細化,激光功率較低時由于緻密度較低、組織粗大等原因硬度也較低,較高的激光功率成形後的試樣由于組織均勻、緻密度高等原因抗氧化性能也較好。

 

 

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