3D打印鉬合金的微觀組織

3D打印技術(增材製造技術)是一個移動式點熱源瞬時加熱熔化後快速冷却的過程,成形過程不僅涉及複雜的傳熱與傳質,還伴隨著複雜的組織相變過程,主要表現在加熱溫度高和冷却速度快,對鑄態合金的微觀組織産生明顯的影響。另外,在增材製造鉬合金過程中,不同的激光功率與移動速度對鉬基板進行預熱時,在高的殘餘應力下,鉬合金極易出現缺陷,如氣孔、裂紋和焊道之間的潜在偏析。

噴霧造粒製備的鎢鉬(W-Mo)粉末經過增材製造得到鉬合金的XRD圖顯示可以發現W2C和Mo2C相。在W-Mo粉末中,有機粘結劑或分散劑存在于W/Mo顆粒接觸的區域,W和Mo在燒結過程中均與有機粘結劑或分散劑發生反應,從而形成碳化物。而增材製造存在物理熔化、化學冶金等變化,會産生化合物或新相,對微觀組織及機械性能有很大影響。

研究表明:鈦鋯鉬(TZM)合金在電子束熔絲沉積過程中,單道多層沉積層采用不同送絲速度沉積的顯微組織形貌也不相同,沉積層均沒有明顯的彌散顆粒産生。這可能是在熔絲沉積製備TZM合金過程中,沉積層受到周期性的快速加熱和冷却,一定程度上會導致沉積層中溶質的固溶極限提高,抑制了第二相的析出。幷且偶爾可以發現部分納米級的白色顆粒,數量非常稀少,對其做X射綫能譜分析(EDS),可以得知顆粒主要爲鋯的氧化物,顆粒直徑爲500nm左右。在基體的位置做EDS分析,發現鈦的含量非常低,說明沉積過程中鈦的燒損情况非常嚴重,加入的合金元素鈦沒有很好固溶以及形成增强顆粒。

3D打印鉬合金的微觀組織圖片

鈦鉬(Ti-Mo)合金激光增材製造過程中,對相同工藝下進行多層激光熔覆的不同Mo含量Ti-Mo合金進行微觀組織觀察,熔覆層由表層細小的等軸晶和內部粗大的柱狀晶組成,這是由Mo的含量决定的,隨著Mo含量的增加,等軸晶向柱狀晶轉變,幷且隨著Mo含量的增加,二元合金的相由α相轉變爲β相;進一步對Ti-Mo-Al三元合金進行激光增材製造,發現隨著Al元素加入後,三元合金的表面由等軸晶變爲了胞狀組織,這主要是由于凝固溫度梯度隨著加入合金元素産生變化導致的,幷且隨著Al含量的增加表層胞狀組織的寬度由窄變寬,胞狀組織層的寬度也隨之變寬。

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