钨增材制造技术的改善

近日，清华大学刘伟教授团队通过改善增材制造技术中的激光粉末床熔融（Laser Powder Bed Fusion, LPBF），有效解决了难熔金属钨（W）的致密化和开裂问题，进而弥补了传统加工技术的短板，使W材的综合质量提高以及应用范围扩大。

钨及其合金因有较高的密度、强度，耐冲击性，耐高温性，耐腐蚀性，抗辐照能力和优良的导电导热性等特点，被广泛应用于航天、航空、军事、石油钻井，电器仪表、医学、核能等领域。

然而，该材料的高熔点和高韧脆转变温度，使它在加工上非常困难，易出现致密化和开裂的问题。激光粉末床熔融因有“高能量密度-低作用时间”的加工特性，在加工难熔金属及其合金方面具有一定优势，为钨、钼等难熔合金的复杂结构成形提供了可能性。

研究表明，在LPBF成形过程中，纯钨的熔滴铺展会与凝固过程相互竞争，由于二者的速度相差较大，所以钨部件内很容易存在大量的残余孔洞。因而，提高W在LPBF成形致密度的主要方法有：优化工艺参数，采用球形钨粉以及控制成形氧含量。

此外，在LPBF成形冷却过程中也不能避免韧脆性转变的发生，从而导致产品产生微裂纹。然而，氧杂质的存在，也是导致产品微裂纹出现的原因之一，因为在高温的作用下氧化钨会形成大量纳米气泡聚集于晶界处。针对于这个问题，研究者表示可以采用以下两种方式来解决：一是利用弥散强化的原理，添加第二相颗粒，称之为非本征增韧；二是在纯钨中添加其他合金元素如ZrC和Ta，形成固溶合金，称之为本征增韧。

该研究成果已以“A Review of Tungsten fabricated via Laser Powder Bed Fusion”为题发表在《Tungsten》上。

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