選區(qū)激光熔化制備多孔316L不銹鋼和多孔鈦的研究.pdf

1、選區(qū)激光熔化是一種典型的快速原型制造技術(shù),可以在沒有工裝夾具或模具的條件下,利用激光束將粉體材料熔融堆積而快速成形出任意復(fù)雜形狀的三維零件。本文將選區(qū)激光熔化技術(shù)引入多孔金屬制備領(lǐng)域,選用316L不銹鋼、鈦為基體,以NH4HCO3、TiH2粉末為造孔劑,成功制備出了多孔316L不銹鋼和多孔Ti。利用XRD、SEM、EDX等分析和檢測手段,研究了獲得的多孔結(jié)構(gòu)的物相、顯微組織和成分,分析了造孔劑種類、含量及激光功率與掃描速率等激光工藝參數(shù)

2、對成形的多孔試樣顯微組織特征和性能的影響規(guī)律；并闡述了不同造孔劑組分和激光工藝條件下多孔結(jié)構(gòu)的成形機(jī)制。
　　 使用NH4HCO3粉末作為造孔劑成形多孔316L不銹鋼時,在優(yōu)化的工藝條件(NH4HCO3造孔劑含量為4.0 wt.％、激光功率800 W、掃描速率0.01 m/s)下,獲得了新穎的蜂窩狀微孔結(jié)構(gòu)。該多孔結(jié)構(gòu)中孔隙分布均勻,孔徑在2～5μm之間,開孔孔隙率達(dá)到45％,多孔結(jié)構(gòu)中不存在造孔劑殘余物,具有較高的化學(xué)純度。<

3、br>　　 使用TiH2粉末作為造孔劑成形多孔316L不銹鋼時,在激光功率650 W、掃描速率0.03 m/s工藝條件下,制備出平均孔徑在亞毫米量級.(約250～300μm)的多孔不銹鋼,當(dāng)TiH2造孔劑含量由2 wt.％增至10 wt％時,多孔試樣的孔隙率由28.7％增加到38.7％；此外,還研究了SiC陶瓷顆粒的加入對316L不銹鋼/TiH2混合粉體SLM成形多孔結(jié)構(gòu)的影響,研究表明SiC陶瓷的加入有利于獲得較高的孔隙率,但同時也

4、惡化了粉體成形性能。
　　 對TiH2/Ti粉末體系進(jìn)行了SLM實(shí)驗(yàn)研究,在TiH2組分含量60 wt.％及激光功率1000 W、掃描速率0.02 m/s工藝條件下,成形出孔隙率為42.8％、平均孔徑約350μm的多孔Ti試樣,且大部分孔隙為近圓形,孔徑分布較為均勻,分布范圍為～200-～600μm。研究發(fā)現(xiàn),在激光工藝過程中TiH2粉末除了充當(dāng)造孔劑外,還可提供保護(hù)氣氛,粉體成形時未發(fā)生顯著氧化,保證了獲得的多孔Ti結(jié)構(gòu)具有較

5、高的化學(xué)純度。
　　 研究還發(fā)現(xiàn),所用掃描速率對成形的多孔Ti試樣的孔隙率及孔壁顯微硬度有重要影響。在TiH2含量60 wt.％、激光功率固定為1000 W的實(shí)驗(yàn)條件下,當(dāng)掃描速率由0.01 m/s增加到0.03m/s時,多孔試樣的孔隙率由32.4％增大到47.2％,而掃描速率進(jìn)一步增至0.05 m/s時,多孔試樣的孔隙率下降至18.4％；而多孔試樣孔壁顯微硬度隨掃描速率的變化趨勢與上述孔隙率的變化趨勢相反,當(dāng)掃描速率從0.01