鉬和鉬合金由于具有高熔點(diǎn)、耐高溫、緩慢蠕變、低膨脹、高導(dǎo)熱性和高耐腐蝕性等優(yōu)異的特性，已廣泛應(yīng)用于航空航天、國(guó)防、電子工業(yè)和核電設(shè)施。鉬和鉬合金由于其熔點(diǎn)高（大塊鉬的熔點(diǎn)為2623°C），通常采用粉末冶金工藝制備，以及通過焊接和鍛造來制造具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)的零件。這些過程通常消耗大量時(shí)間，并且難以制備復(fù)雜零件。最近，激光增材制造技術(shù)的發(fā)展為復(fù)雜形狀的鉬和鉬合金部件的快速近凈成形提供了可能性。然而，鉬和鉬合金具有高熔點(diǎn)且脆性較高，主要的挑戰(zhàn)是如何制備高密度和無(wú)裂紋的鉬合金和鉬合金。
選區(qū)激光熔化（SLM）對(duì)鉬和鉬合金的制造具有非常大的吸引力，因?yàn)樗梢钥焖僦苽涑鰪?fù)雜形狀零件。為了減少SLM制備鉬零件的氣孔和裂紋，通過使用高純度鉬粉，通過工藝參數(shù)優(yōu)化、La2O3顆粒添加和熱等靜壓（HIP）處理，制備出幾乎致密的難熔鉬金屬。
近日，沈陽(yáng)航空航天大學(xué)、中國(guó)工程物理研究院材料研究所、華北工業(yè)大學(xué)研究人員利用激光選區(qū)熔化技術(shù)，無(wú)需預(yù)熱程序成功制備出近乎致密的難熔鉬金屬試樣，通過添加L2O3和熱等靜壓進(jìn)一步提高樣品致密度。加入La2O3后，裂紋密度從208/mm2降至96/mm2，減少了2倍以上。對(duì)樣品進(jìn)行熱等靜壓處理以后，孔隙率明顯降低，樣品Mo-0.9wt%La2O3的相對(duì)密度最高達(dá)到99.6%。
相關(guān)研究成果以“Strategies to reduce pores and cracks of molybdenum fabricated byselective laser melting”為題，發(fā)表于材料科學(xué)領(lǐng)域期刊《International Journal of Refractory metals and Hard Materials》（中科院1區(qū)Top期刊），沈陽(yáng)航空航天大學(xué)、中國(guó)工程物理研究院材料研究所、華北工業(yè)大學(xué)為論文通訊單位，中國(guó)工程物理學(xué)研究院機(jī)械制造技術(shù)研究所研究人員參與研究工作。該項(xiàng)研究工作得到四川省科技計(jì)劃（No.2020ZDZX0017）和國(guó)家自然科學(xué)基金（No.51871203）的支持。
（a）Mo粉末和（b）La2O3粉末的形態(tài)。
選擇工藝參數(shù)和相應(yīng)的體能量密度制被小體積Mo樣品
激光功率和掃描速度對(duì)熔融軌跡連續(xù)性的影響。
不同體能量密度樣品的孔隙率
用表3中列出的工藝參數(shù)制備的16個(gè)小體積樣品的OM圖像。孔隙由白色箭頭指示。
（a）Mo和（b）Mo-0.9wt%La2O3的SLM樣品的上表面處的裂紋，（c）兩個(gè)樣品的裂紋數(shù)密度。
OM圖像顯示了樣品（a）SLM-Mo、（b）SLM-Mo-0.9wt%La2O3、（c）HIP-Mo和（d）HIP-Mo-0.9wt%La2O3的孔隙，以及（e）這些樣品的孔隙率。
結(jié)果表明當(dāng)SLM體能量密度在250–280J/mm3范圍內(nèi)時(shí)，SLM制備的小體積樣品的相對(duì)密度可以大于99.7%。對(duì)體能量密度為259J/mm3的大塊SLM樣品，添加0.9%的La2O3可將孔隙率從0.76%降低到0.63%。經(jīng)HIP處理后，可獲得99.6%的最高相對(duì)密度。所有樣品僅在表面存在裂紋，而在零件內(nèi)部未發(fā)現(xiàn)明顯裂紋。此外，加入La2O3后，表面裂紋變窄，裂紋密度顯著降低大約2倍。
論文引用：
Guan, Baosheng, Yang, Xiaoshan, Tang, Jingang, Qin, Lanyun, Xu, Mingang, Yan, Yuanqiang, Cheng, Yichao and Le, Guomin, Strategies to reduce pores and cracks of molybdenum fabricated by selective laser melting, International Journal of Refractory metals and Hard Materials, 2023,106123
轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明出處。
相關(guān)文章
熱門資訊
精彩導(dǎo)讀
關(guān)注我們
