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(méi)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(cè)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(duì)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(shí),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(kāi)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(shí),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(jí).(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(shí),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(duì)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(shí)也

4、惡化了粉體成形性能。
　　 對(duì)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(guò)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(shí)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(duì)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(shí),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(shí),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(shì)與上述孔隙率的變化趨勢(shì)相反,當(dāng)掃描速率從0.01