選區(qū)激光熔化成形Ti基納米復(fù)合材料的工藝、組織及性能.pdf

1、選區(qū)激光熔化（SelectiveLaserMelting，SLM）作為一種新型的快速成形（RapidPrototyping，RP）技術(shù)，能利用高能激光束有選擇地熔化凝固松散粉末薄層，逐層快速制造出具有復(fù)雜形狀的三維零件，而不需要后續(xù)處理。本文以Ti、Ti-TiC、Ti-SiC粉末體系為原始材料，利用SLM工藝成功制備了純Ti、TiC/Ti、TiC/Ti5Si3塊體材料。研究了激光工藝參數(shù)對(duì)成形塊體材料物相、成分、表面形貌及顯微組織的影響

2、，分析了不同激光參數(shù)下成形試樣致密度、硬度、磨損性能及電化學(xué)性能，并探討了激光成形材料磨損及腐蝕機(jī)理。論文獲得的主要結(jié)論如下：
　　采用SLM工藝成形純Ti粉末制備塊體試樣時(shí)，在激光能量輸入過(guò)高或過(guò)低時(shí)，分別導(dǎo)致微裂紋及球化效應(yīng)冶金缺陷，降低成形材料致密度。隨激光掃描速率υ增大（≥200mm/s），成形件在冷卻過(guò)程中發(fā)生馬氏體相變，且馬氏體α?組織逐漸細(xì)化。在優(yōu)化激光工藝下獲取的高致密度及細(xì)化的α?相有效地提高了成形純Ti試樣的力

3、學(xué)性能。
　　利用SLM工藝成形的TiC/Ti納米復(fù)合塊體材料中，TiC增強(qiáng)相具有獨(dú)特的層片狀納米結(jié)構(gòu)，明顯不同于初始顆粒形貌。隨激光掃描速率υ逐漸增大，TiC增強(qiáng)相組織逐漸細(xì)化。納米TiC增強(qiáng)相的形成，有效提高了基體材料的顯微硬度和耐磨性。而若υ過(guò)大（≥400mm/s），激光成形致密度降低，成形材料的耐腐蝕性能下降。在優(yōu)化的激光工藝參數(shù)下，TiC含量對(duì)激光成形材料的組織及性能亦有重要影響。隨TiC含量增加，激光成形組織中TiC增

4、強(qiáng)相晶粒粗化，材料致密度、磨損性能及耐腐蝕性能下降。
　　在利用SLM工藝加工SiC-Ti粉末體系制備原位TiC/Ti5Si3復(fù)合材料試樣時(shí)，發(fā)現(xiàn)激光能量輸入不足或過(guò)高時(shí)，分別引起微小孔隙和裂紋的形成，均降低成形材料的致密度。原位TiC增強(qiáng)相呈現(xiàn)典型的枝晶形貌，且隨掃描速率υ合理降低，枝晶組織逐漸細(xì)化。然而當(dāng)υ過(guò)低時(shí)（100mm/s），激光熔池存在時(shí)間較長(zhǎng)，使得TiC枝晶充分生長(zhǎng)，形成相對(duì)粗大的枝晶，將降低成形材料致密度、磨損性能