采用激光選區(qū)熔化技術(shù)（Selective laser melting,SLM）成形制備了不同工藝參數(shù)下Cu-Al-Ni-Ti銅基形狀記憶合金試樣。用排水法測(cè)試了塊體試樣的相對(duì)密度,對(duì)試樣進(jìn)行了顯微組織分析和熱分析,測(cè)試了拉伸試樣在不同溫度下的力學(xué)性能和測(cè)試試樣的形狀記憶性能,研究了激光能量密度對(duì)相對(duì)密度、顯微組織和常溫力學(xué)性能的影響規(guī)律。結(jié)果表明:塊體試樣的相對(duì)密度隨激光能量密度的增大先增大再減小,試樣的相對(duì)密度最大值達(dá)99.9%;當(dāng)激光能量密度適中時(shí)（107J/mm3）,熔化道連續(xù)且無(wú)明顯缺陷,激光能量密度過(guò)低或者過(guò)高,試樣會(huì)產(chǎn)生熔化道不連續(xù)或者球化等缺陷;拉伸試樣的常溫拉伸性能隨激光能量密度的增大先增大再減小,常溫下試樣最大抗拉強(qiáng)度和延伸率分別為541MPa和7.63%。在300℃下試樣的抗拉強(qiáng)度提升至最大為611MPa,延伸率提升至10.78%。試樣的馬氏體相變開(kāi)始溫度Ms約為83℃,結(jié)束溫度Mf約為40℃,形變回復(fù)率接近90%。 

【文章來(lái)源】：機(jī)械工程學(xué)報(bào). 2020,56(15)北大核心

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【部分圖文】：

所示為粉末的粒徑分析，采用的是馬爾

月2020年8月朱文志等：激光能量密度對(duì)激光選區(qū)熔化Cu-Al-Ni-Ti合金相對(duì)密度、微觀組織和力學(xué)性能的影響55圖1二元和三元相圖1.2試驗(yàn)材料及設(shè)備試驗(yàn)材料為中南大學(xué)粉末冶金研究院所提供，采用氣霧化定制的Cu-Al-Ni-Ti球形粉末，化學(xué)組分見(jiàn)表1。合金粉末的真實(shí)密度是采用AccPyc公司的1330型全自動(dòng)真密度分析儀測(cè)定結(jié)果為7.11g/cm3。圖2a所示為粉末的微觀形貌，由JSM-7600F型場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡觀察所得。從圖2a中可以看出粉末顆粒形貌呈球形或近球形而且表面光整，未發(fā)現(xiàn)明顯的缺陷，少量粉末顆粒表面形貌粘附有衛(wèi)星粉末。圖2b所示為粉末的粒徑分析，采用的是馬爾文公司生產(chǎn)的Mastersizer3000型激光粒度儀。從圖2b中可以看出，粉末粒徑為19.8～46.7μm，呈正態(tài)分布，平均粒徑為30.5μm，能很好地滿足激光選區(qū)熔化成形粉末的粒徑要求。表1Cu-Al-Ni-Ti球形粉末的元素成分元素AlNiTi其他Cu質(zhì)量分?jǐn)?shù)(%)13.540.5<0.1其余圖2Cu-13.5Al-4Ni-0.5Ti合金粉末組織形貌及粒徑分析試驗(yàn)設(shè)備采用Solution公司的SLM125型快速成形設(shè)備。激光器為400W高斯光束光纖激光器，激光光斑直徑為70～140μm，波長(zhǎng)為1064nm，成形工作臺(tái)面尺寸為125mm×125mm×200mm，最大掃描速度可達(dá)10m/s，為了防止金屬粉末在熔化過(guò)程中被氧化，成形過(guò)程在氬氣氣氛保護(hù)下進(jìn)行。1.3試驗(yàn)方法試驗(yàn)方法將激光功率和掃描速度作為變量，鋪粉層厚和掃描間距分別設(shè)置為0.04mm、0.09mm，激光掃描策略示意圖如圖3所示，掃描時(shí)在制造層圖3SLM成形激光掃描策略示意圖

蚊嫫叫校??遠(yuǎn)峽詒礱婊嶁緯?凹坑，隨著溫度的升高，熔化道末端的結(jié)合力逐漸降，因而宏觀斷口中可以觀察到越多且明顯的凹坑。圖12b、12d、12f和12h顯示了各溫度下拉伸斷口平面的微觀特征，隨著拉伸時(shí)環(huán)境溫度的升高，拉伸后斷口表面的類似韌窩的形貌逐漸增多，解理臺(tái)階逐漸消失，這與各溫度下拉伸過(guò)程中的斷裂延伸率的變化規(guī)律一致。因此，通過(guò)對(duì)高溫下的拉伸應(yīng)力-應(yīng)變曲線以及試樣高溫下拉伸后的常溫?cái)嗫诜治�，說(shuō)明合金在高溫下所表現(xiàn)出的拉伸性能特征是工藝與相變綜合作用的結(jié)果。圖11SLM制備的Cu–13.5Al–4Ni–0.5Ti記憶合金高溫下的應(yīng)力-應(yīng)變曲線

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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本文編號(hào)：3000720