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选区激光烧结WC-10%Co颗粒增强Cu基复合材料的显微组织_论文

维普资讯 http://www.cqvip.com 第 3 5卷  20 年 06 增刊 2   8   月 稀有金属材料 与工程  RARE  ETAL ~ 帆 M RI ALS  AND  ENG I NEERI G  N Vo .5 u p1   13 ,S p . 2 Au s  2 06 gu t 0   选 区激 光 烧 结 W C.0 1 %Co颗 粒 增 强  Cu基 复合 材 料 的显 微 组 织  顾 冬 冬 , 沈 以赴   ( 京 航 空 航天 大 学 ,江 苏 南 京 2 0 1) 南 10 6  摘 要 :利 用 选 区激 光烧 结 工 艺 制 备 了 WC 1 %C .0 o颗粒 增 强 C u基 复 合 材 料 ,其 中 W CC . o和 C u的 质 量 比 为 3 : 。X 07 0   射 线 衍 射 和 扫 描 电镜 分 析 证 实 ,粉 末 激 光成 形 是 基 于 液 相 烧 结 机 制 ,其 中 C ,C u o充 当粘 结 相 ,WC充 当 增 强相 :而 激  光 作 用 的 非 平 衡 性 导 致形 成 亚 稳 相 C C  。WC 增 强颗 粒 具 有 3种 典 型形 态 ( 熔 且 团 聚 、 部 分熔 化 且 部 分 团聚 、熔  o0 未 化且 弥 散 ) ,表 明粒 径 较 大 的 WC 以颗 粒 重 排 为 主 要成 形 机 制 ,而 粒 径 较 小 的 WC 则 以溶 解. 出 为主 导机 制 。烧 结试   析 样 显 微 硬 度 平均 值 H  为 3 9  a V0 l 88MP ,且 分 布 平 稳 。   关键 词 : 选 区激 光 烧 结 ; 金属 基 复 合 材 料 ;WC C :C ; 显微 组织 ;显 微 硬度  -o u 中图 法 分 类 号 :T 4 G 6  G1;T 6 5 文 献 标识 码 :A   文 章 编号 : 10 .8 X 2 0 )22 60  0 2 15 (0 6S .7 .4 1 引 言      选 区 激 光 烧 结 (e cie ae itr g S S 属 于  S l t   sr nei , L ) e vL S n 统粉末 冶 金方法难 以获得 的组织 及性 能 。   本研 究利 用 S S工艺制 备 了 WC C 颗 粒增 强 C   L —o u 基复 合材 料 ,研 究 了成形 材料 的物相 、显 微组 织及 力  学性 能 ,以期 探讨 S S制备硬 质合 金增 强金属 基复 合  L 材料 的可行性 , 而获取 组织及 性 能可控 的成形 材料 。 进   快速 原型制 造技术 ( a i P ooy i ,R ) R pd rttpn   g P ,能直接  烧 结金属 粉末 成任 意形状 的高致密 度三 维零 部件 ,而  一 般不 需要 或很少 需要 炉中 热处理 强化 或金属 二次熔  浸 等辅助 工 艺手段 [ 】 S S工艺 的主 要优 势 在于其 设  】。L . 2 计 灵 活性 、工 艺先进 性 、 以及节 约时 间和 成本 [。 目 3 】   2 实  验    实验 材料 包括 2种 粉末组 分 。纯 度 9 %的电解铜  9 粉 ,球状 外形 ,平 均粒 度 1 m;WC 1 %C 5 一0 o复 合粉  末 ,平均 粒度 06 .  m。WC C — o复合粉 末采 用 “ 化干  雾 前 ,S S技术 正逐 步用于 快速模 具制造 [、E M 电极  L 4 D J 制 造【、梯 度 功 能材 料制 造 [、以及 航 空、 航天 制造    6 】 领 域【8  7】 '。 WC C 硬 质 合金 具有高 强度 、高 硬度 、及 高耐磨  —o 性 ,但 其韧 性较 差[;纯 C 9 】 u具 有 良好 的导 电性 、导热  燥 结合 固定床 技术 ”制 备 ,工艺流 程包 括 :雾化 干燥  前 躯体 溶液 ( 钨酸 铵 和硝酸 钴 溶液 ) 偏 ;焙 烧 ;球磨 ;   还 原 :及碳化 。   性、 耐蚀 性及 塑性 , 其 强度较低 【。 但 1 而通 过制 备 WC   】 — C / u复合 材料 ,则有 望融 合两者 良好 的机械 性能和  oC 热物 理性 能.并可通 过 改变 C u基 体和 WC C . o增 强相  的组分 比例 , 以满足 不 同工 况条件 下 的使用 性能 要求 。   将 C , 一0 o 末按 质量 比 7 : 加 以配 比, u WC 1 %C 粉 03 0   并 置于真 空球 磨机 中加 以混合 , 料 比 51 设备旋 转  球 :, 速率 1 0 / n 5   mi,球磨 时 间 6   n r 0mi;经混 合后粉 末体 系  的 S M 形貌 如 图 1 E 所示 。   目前 ,颗粒 增强 金属基 复合 材料通 常 由传统粉 末冶 金  方法制 备 。这类 工艺虽 生产 效率 高 、且 可获得 较 为致  密 的组 织 ,但 需 使用造 价 昂贵 的精 密模 具 ,故难 以适  用 于 小批 量 的生产 以及 复杂 形 状 材 料 的成 形 [】 1 。而  o 实验使 用 的烧 结 系统 主要包 括 : 0 0 连续 C 2 20  W O  激光 和相关 光路 , 自动铺粉 装 置 ,以及用 于成形 控制  的计 算机 。烧 结过程 中 ,铺 粉滚 筒将供 粉 缸 中的粉末  均匀铺 放于 成形 缸 的基 板上 ,激 光束根 据零件 第 1 层  数据信 息有 选择 地烧 结粉层 某一 区域 , 以形 成零 件 的  一 S S工 艺因具有 选材 广泛 性 ,且不受 成形件 形状 的制  L 约 ,故有望 获取 其他工 艺难 以制 备 的特 殊类 型金属 基  复合材 料 。同时 ,因 S S过程 中激 光 作用具 有


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