非合金钨的激光粉末床熔炼

近日，来自McMaster 大学的研究人员，在学术期刊《金属》发表了一篇介绍非合金钨的激光粉末床熔炼的论文。

钨（W）以其非合金形式被用作各种应用的结构部件，包括聚变反应堆、热交换器、火箭发动机、高炉和弹药。非合金钨的独特性能，包括其特别高的熔化温度（≈3422◦C），良好的热导率和低热膨胀系数，对于上述应用具有重要意义。钨也是一种高密度的金属，其X射线衰减特性可与铅（Pb）相媲美，因此，它可以作为X射线管中的电子靶，放射外科中的准直器，CT扫描仪中的防散射网格，以及核应用中的辐射防护罩。

在传统方式中，通过粉末冶金技术将金属粉末从其矿物中提取出来后，通过固态烧结生产钨零件。烧结过程通常需要后致密化操作，如机械加工、热等静压（HIP）或后过滤，以减少烧结件的固有孔隙率。最近整合非合金钨粉的一个趋势是使用激光粉末床熔化（LPBF），因为它能够利用激光能量使其完全熔化。另一个优点是相对于粉末冶金学中使用的压实模具，LPBF提供了更为优异的形状多样性。

通过激光粉末床熔化生产钨3D零件是通过逐层熔化钨粉来完成的。将一定厚度的粉末平铺在基底（构建平台）上，然后沿着计算机软件生成的预定路径进行选择性激光熔化。凝固后，每个巩固的层作为新的基体，用于后续操作。这个过程将会重复进行，直到整个部件被建造出来。

这篇文章介绍了通过激光粉末床熔化LPBF技术选择性激光熔化非合金钨的最新进展，重点介绍了工艺参数对开发结构和性能的影响。成功实施LPBF技术作为传统钨制造技术的替代品，可以显著提高设计的灵活性，从而提高产品的性能和成本。除了医疗领域，其他领域，如航空航天、国防和能源，也有望从通过LPBF生产非合金钨中受益。此类部门的预期研究方向包括开发用于空间推进系统的单件推进器，以及用于核反应堆的单件高热通量交换器。

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