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選擇性激光熔化制備難熔金屬鎢

3D打印動態(tài)
2019
05/23
14:30
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供稿人:王興理想 張航

鎢(W)作為最高熔點的難熔金屬,具有許多獨特的物理和化學性質(zhì),包括高密度,高導熱率,高再結(jié)晶溫度,低熱膨脹,以及室溫和高溫下的高強度和硬度,因此鎢已廣泛應用于航空航天、核工業(yè)、軍工等。通常,很難通過傳統(tǒng)制造方法來制備形狀比較復雜的零部件,選擇性激光熔(SLM)在制備復雜形狀的零件方面具有生產(chǎn)靈活性,在工業(yè)應用上具有極大的潛力[1]。

Chaolin Tan等[2]研究發(fā)現(xiàn)激光線能量密度(η)對SLM試樣的燒結(jié)成形性、密度和力學性能有顯著影響。圖1(a)-(f)顯示了從不同線能量密度生產(chǎn)的樣品的水平橫截面中取得的代表性圖像。在η在0.5-3.7J / mm范圍內(nèi),η3 = 0.667J / mm表現(xiàn)出更好的燒結(jié)成形性和性能。用η3產(chǎn)生的樣本達到最高密度為19.01±0.02g / cm 3


圖1顯示由不同線性能量(J / mm)SlM生產(chǎn)的純鎢的水平橫截面中孔隙的光學顯微照片:( a)η1= 0.500,(b)η2= 0.625,(c)η3= 0.667,(d)η4= 0.750,(e)η5= 0.833,(f)η6= 1.000; (g)阿基米德密度和實際密度
圖2說明了激光線能量密度對顯微硬度的影響。樣品的顯微硬度約為445-467 HV0.05。η5試樣的硬度最大,η3和η5試樣的硬度均超過460 HV 0.05。與傳統(tǒng)方法處理的鎢(通常320-400HV)相比,經(jīng)過SLM制備的鎢樣品顯示出優(yōu)異的硬度。原因如下:SLM制備的鎢中的殘余應力比較大,在沒有大量裂縫或孔隙的高密度化的前提下,SLM加工零件中合理水平的殘余應力可能引起位錯強化和硬度增強。


圖2激光線能量密度對SLM制備純鎢顯微硬度的影響
研究結(jié)果表明,激光加工參數(shù)的優(yōu)化可以有效提高SLM生產(chǎn)零件的性能和密度。這項研究為我們提供了關(guān)于難熔金屬在增材制造中應用的新認識。

參考文獻:
Xuhui Zi, Chao Chen , Xiaojun Wang, Pengwei Wang, Xiaoyong Zhang,et al. Spheroidisation of tungsten powder by radio frequency plasma for selective laser melting, Materials Science and Technology · December 2017.
Chaolin Tan, Kesong Zhou, Wenyou Ma, Bonnie Attard, et al. Selective laser melting of high-performance pure tungsten: parameter design, densification behavior and mechanical properties, science and Technology of Advanced Materials, 19:1, 370-380

供稿人:王興理想 張航 供稿單位:機械制造系統(tǒng)工程國家重點實驗室


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