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選擇性激光熔化在制備復雜形狀零件方面具有極大的應用潛力

發布日期：2019-05-24 08:36:34

眾所周知，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，包括高密度，高導熱率，高再結晶溫度，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、軍工等。通常，很難通過傳統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靈活性，在工業應用上具有極大的潛力[1]。
Chaolin Tan等[2]研究發現激光線能量密度（η）對SLM試樣的燒結成形性、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，η3 = 0.667J / mm表現出更好的燒結成形性和性能。用η3產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。與傳統方法處理的鎢（通常320-400HV）相比，經過SLM制備的鎢樣品顯示出優異的硬度。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

研究結果表明，激光加工參數的優化可以有效提高SLM生產零件的性能和密度。這項研究為我們提供了關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

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