選擇性激光熔化銅納米粉增材制造表面減摩層的試驗研究.pdf

1、摩擦、磨損和潤滑是自然界普遍存在的現(xiàn)象。為了節(jié)約能源，提高機械可靠性，各種表面減摩技術(shù)發(fā)展迅速。摩擦學研究表明，表面織構(gòu)可有效提高表面的減摩性能。然而，利用現(xiàn)有的表面改性技術(shù)制造減摩表面結(jié)構(gòu)，工藝復(fù)雜、成本較高、靈活性差。因此，本文提出了采用選擇性激光熔化方法制備具有一定表面微觀結(jié)構(gòu)的功能性減摩表面，并從以下方面進行了相關(guān)研究。
　　針對直徑100nm銅納米粉分散液，利用輻射傳輸方程和熱傳導方程，建立了激光單道掃描理論模型，分析了

2、熱流密度、體熱源能量與光學厚度之間的關(guān)系，得到了激光功率、激光掃描速度與熔池深度之間的關(guān)系。建立了鋪層穩(wěn)定性理論模型，得到了鋪層臨界狀態(tài)時，分散液流體特性、涂布刀與基底之間的縫隙和相對移動速度之間的關(guān)系。為后續(xù)選擇性激光熔化銅納米粉鋪層和燒結(jié)試驗提供理論依據(jù)。
　　結(jié)合空氣中銅納米粉的物理特性，研制了一套選擇性激光熔化銅納米粉燒結(jié)設(shè)備，包括括光路，鋪層裝置，運動平臺和控制程序等。該設(shè)備可實現(xiàn)運動平臺、鋪層裝置和激光器參數(shù)調(diào)節(jié)和監(jiān)控

3、等功能。
　　以不銹鋼 304 為基底，開展了銅納米粉鋪層和燒結(jié)試驗研究。通過單層和多層燒結(jié)試驗，分析了激光工藝參數(shù)對燒結(jié)表面質(zhì)量的影響規(guī)律，得到了表面質(zhì)量合格的工藝參數(shù)范圍。設(shè)計并制造了具有一定形狀的表面陣列結(jié)構(gòu)，開展了油潤滑狀態(tài)下摩擦試驗研究，試驗結(jié)果表明與方形凸起陣列和方形凹坑陣列表面相比，圓形凸起陣列和圓環(huán)陣列表面的減摩性能較好。
　　綜上，選擇性激光熔化銅納米粉可實現(xiàn)不銹鋼 304 表面減摩層的制造，并有效降低了不