選區(qū)激光燒結(jié)制備多孔Ni基合金的顯微組織及其冶金機(jī)理.pdf

1、多孔金屬材料具有密度低、比表面積大、透氣率高、比強(qiáng)度高、能量吸收性能好等優(yōu)異性能，已發(fā)展成一種兼具功能和結(jié)構(gòu)的多用工程材料；選區(qū)激光燒結(jié)是快速原型制造技術(shù)的一種，可在沒有工裝夾具或模具的條件下，利用激光束將疏松粉體材料逐層燒結(jié)成形復(fù)雜形狀的三維零件。本文將選區(qū)激光燒結(jié)技術(shù)引入到多孔金屬材料的制備領(lǐng)域，以鎳基合金為基體，Zn粉、TiH2粉末、CaCO3粉末作造孔劑，成功制備出了多孔Ni基合金。利用XRD、SEM、EDX、顯微硬度等分析和測(cè)

2、試方法，對(duì)燒結(jié)所得的多孔試樣的物相、多孔結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能（顯微硬度）
　　 進(jìn)行了表征，分析了造孔劑類型、含量及激光工藝參數(shù)（激光功率和掃描速率）對(duì)多孔試樣的孔隙結(jié)構(gòu)的影響，并闡述了選區(qū)激光工藝條件下孔隙的形成機(jī)制。
　　 使用Zn粉作造孔劑制備多孔Ni基合金時(shí)，在Zn含量為9.0 wt.%、激光功率650 W、掃描速率0.03 m/s 時(shí)得到了孔隙率達(dá)24.6%的多孔結(jié)構(gòu)，但多孔試樣中基本只有由燒結(jié)球體間的空隙形成的孔隙

3、，Zn粉的造孔效果并不明顯；當(dāng)Zn含量和掃描速率保持不變時(shí)，隨著激光功率的增加，所得多孔試樣的孔隙率由32.3%下降到13.7%。
　　 使用TiH2粉末作造孔劑時(shí)，在TiH2含量為5.0 wt.%、激光功率600 W、掃描速率0.03 m/s時(shí)成功制備出了孔隙結(jié)構(gòu)較為均勻的多孔試樣，開口孔隙率達(dá)41.3%。多孔試樣中均含有兩種形式的孔隙，一種是由造孔劑受熱分解產(chǎn)生氣體被熔融金屬捕獲所形成的閉孔隙，另一種是由燒結(jié)球體間空隙所形成

4、的開口孔隙。當(dāng)TiH2含量和掃描速率保持不變時(shí)，隨著激光功率由400W 增加到800 W，多孔試樣的開口孔隙率由47.4%降低到36.7%。
　　 對(duì)Ni基合金/CaCO3 混合粉末體系進(jìn)行選區(qū)激光燒結(jié)實(shí)驗(yàn)，在CaCO3含量為5.0 wt.%、激光功率650 W、掃描速率0.03 m/s 時(shí)，成功制備出均勻分布于類樹枝狀結(jié)構(gòu)間隙中的多孔結(jié)構(gòu)，枝晶臂（即孔壁）較致密，孔徑分布較均勻，孔隙率達(dá)48.6%。當(dāng)CaCO3含量固定為5.0