利用選區(qū)激光熔化（selective loser melting,SLM）技術成功制備金剛石增強鋁基復合材料。通過對成型之后的斷口、金剛石顆粒以及成型過程中飛濺殘渣的分析,發(fā)現(xiàn)復合材料的主要缺陷為金剛石在激光照射條件下的熱損傷以及在成型過程中形成的大量孔洞。分析表明:金剛石的熱損傷主要是由激光直接作用在金剛石上導致的石墨化,金剛石表層的TiC鍍層也無法避免其損傷;金剛石間的內(nèi)部孔洞主要是因為在極短的熔化成型過程中金剛石和基體潤濕性較差,相互難以融合而形成的大量孔洞。 

【文章來源】：金剛石與磨料磨具工程. 2020,40(03)北大核心

【文章頁數(shù)】：6 頁

【部分圖文】：

SLM過程中的球化示意圖

利用排水法測得復合材料實際密度,與理論密度對比得到了材料的致密度。理論密度則忽略了金剛石在成型過程中的損失。圖4為不同激光功率和掃描速度下制備的金剛石/鋁復合材料的致密度。分析圖4曲線可知:當激光功率較小而掃描速度較快時,復合材料致密度低;隨著激光功率提高與掃描速度減慢,復合材料致密度逐漸提高;當激光功率進一步提高時,致密度變化趨于減緩;當掃描速度為150 mm/s,激光功率為250 W時,致密度大幅度下降。在激光成型過程中,單位區(qū)域的能量輸入對致密度有較大影響[21]。在本試驗中可以認為粉床單位區(qū)域所吸收的能量與激光功率成正比,與掃描速度成反比。因此,以激光功率/掃描速度的值μ為橫坐標,以致密度φ為縱坐標,可以得到單位輸入能量與致密度的散點圖(圖5)。

在激光成型過程中,單位區(qū)域的能量輸入對致密度有較大影響[21]。在本試驗中可以認為粉床單位區(qū)域所吸收的能量與激光功率成正比,與掃描速度成反比。因此,以激光功率/掃描速度的值μ為橫坐標,以致密度φ為縱坐標,可以得到單位輸入能量與致密度的散點圖(圖5)。當單位輸入能量小于0.8 J/mm時,致密度隨著單位輸入能量增加而逐步提升;在單位輸入能量處于0.8～1.5 J/mm時,致密度變化趨于平緩;而當單位輸入能量高于1.5 J/mm時,致密度開始下降。其原因可歸結(jié)如下[22]:當單位輸入能量較低時,熔體溫度較低,熔體黏滯力大,流動性較小,無法實現(xiàn)有效的致密化;隨著輸入單位能量的提高,材料溫度上升,熔體流動性提高,熔化區(qū)尺寸增加,促進了致密化的過程;而當單位輸入能量過高時(在本試驗中大于1.5 J/mm),熔體內(nèi)溫度梯度較高,由表面張力驅(qū)動的熔體運動加劇,這反而不利于復合材料的致密化。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]金剛石刀具刃磨技術發(fā)展現(xiàn)狀[J]. 龔維緯,王偉,雷大江,張新疆,崔海龍.  工具技術. 2019(08)
[2]基于SLS/CIP工藝SiC陶瓷的制備及其性能[J]. 陳鵬,朱小剛,吳甲民,王聯(lián)鳳,史玉升.  材料工程. 2019(03)
[3]粉末粒徑對激光選區(qū)熔化成形S136模具鋼的磨損與抗腐蝕性能的影響[J]. 周燕,段隆臣,吳雪良,文世峰,魏青松.  激光與光電子學進展. 2018(10)
[4]粉末冶金法制備金剛石/鋁復合材料導熱性能的研究[J]. 張永杰,董應虎,張瑞卿,張進,儲愛民,陳德志,陳慶軍,葉志國.  南昌航空大學學報(自然科學版). 2017(02)
[5]金剛石顆粒增強金屬基高導熱復合材料的研究進展[J]. 王西濤,張洋,車子璠,李建偉,張海龍.  功能材料. 2014(07)
[6]鍍Ti金剛石/Al復合材料的熱性能[J]. 吳建華,張海龍,張洋,李建偉,王西濤.  功能材料. 2012(17)
[7]金剛石鹽浴鍍覆溫度對Al/金剛石復合材料導熱性能的影響研究[J]. 梁雪冰,賈成廠,裴廣林.  粉末冶金技術. 2011(05)
[8]金剛石/鋁復合材料影響因素研究[J]. 劉永正.  超硬材料工程. 2009(05)
[9]金屬材料的激光吸收率研究[J]. 陳君,張群莉,姚建華,傅紀斌.  應用光學. 2008(05)

碩士論文
[1]AlSi10Mg合金及AlSi10Mg-SiCp復合材料選區(qū)激光熔化法增材制造研究[D]. 段偉.廣東工業(yè)大學 2019
[2]激光釬焊金剛石顆粒損傷機理的實驗研究[D]. 劉天明.華中科技大學 2006



本文編號：3455558