利用選區(qū)激光熔化（selective loser melting,SLM）技術(shù)成功制備金剛石增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料。通過(guò)對(duì)成型之后的斷口、金剛石顆粒以及成型過(guò)程中飛濺殘?jiān)姆治?發(fā)現(xiàn)復(fù)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(guò)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(dǎo)致的石墨化,金剛石表層的TiC鍍層也無(wú)法避免其損傷;金剛石間的內(nèi)部孔洞主要是因?yàn)樵跇O短的熔化成型過(guò)程中金剛石和基體潤(rùn)濕性較差,相互難以融合而形成的大量孔洞。 

【文章來(lái)源】：金剛石與磨料磨具工程. 2020,40(03)北大核心

【文章頁(yè)數(shù)】：6 頁(yè)

【部分圖文】：

SLM過(guò)程中的球化示意圖

利用排水法測(cè)得復(fù)合材料實(shí)際密度,與理論密度對(duì)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(guò)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(fù)合材料的致密度。分析圖4曲線可知:當(dāng)激光功率較小而掃描速度較快時(shí),復(fù)合材料致密度低;隨著激光功率提高與掃描速度減慢,復(fù)合材料致密度逐漸提高;當(dāng)激光功率進(jìn)一步提高時(shí),致密度變化趨于減緩;當(dāng)掃描速度為150 mm/s,激光功率為250 W時(shí),致密度大幅度下降。在激光成型過(guò)程中,單位區(qū)域的能量輸入對(duì)致密度有較大影響[21]。在本試驗(yàn)中可以認(rèn)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(biāo),以致密度φ為縱坐標(biāo),可以得到單位輸入能量與致密度的散點(diǎn)圖(圖5)。

在激光成型過(guò)程中,單位區(qū)域的能量輸入對(duì)致密度有較大影響[21]。在本試驗(yàn)中可以認(rèn)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(biāo),以致密度φ為縱坐標(biāo),可以得到單位輸入能量與致密度的散點(diǎn)圖(圖5)。當(dāng)單位輸入能量小于0.8 J/mm時(shí),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(shí),致密度變化趨于平緩;而當(dāng)單位輸入能量高于1.5 J/mm時(shí),致密度開(kāi)始下降。其原因可歸結(jié)如下[22]:當(dāng)單位輸入能量較低時(shí),熔體溫度較低,熔體黏滯力大,流動(dòng)性較小,無(wú)法實(shí)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(dòng)性提高,熔化區(qū)尺寸增加,促進(jìn)了致密化的過(guò)程;而當(dāng)單位輸入能量過(guò)高時(shí)(在本試驗(yàn)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(dòng)的熔體運(yùn)動(dòng)加劇,這反而不利于復(fù)合材料的致密化。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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本文編號(hào)：3455558