基于激光选区熔融的高通量制备系统设计及样品制备

• 作者: 侯雅青 苏航 张浩 王炫东 王畅畅
• 来源期刊: 金属功能材料
• 关键词: 高通量制备 激光选区熔融 热动力学计算 铁镍合金 激光原位合金化
• 年，卷（期）: 2021,（4）
• 所属期刊栏目: 研究与技术|RESEARCH AND TECHNOLOGY
• 页码范围: 50-58
• 页数: 9页
• 语种: 中文
• DOI: 10.13228/j.boyuan.issn1005-8192.20210042

摘要

SLM(激光选区熔融)原位合金化技术,即原材料采用混合单质粉末在激光选区熔融过程中直接完成元素合金化并同步成型高致密度样件的方法.该技术可省掉原料粉末预合金化过程,通过实时、定量粉末混合给料控制,可实现块体样品的高通量制备.将SLM合金化与高通量制备两者有机融合应用于特种材料体系如高熵合金等材料的开发,实现材料成分、结构、物理化学性质的高通量获取,可为材料设计和制备技术的发展提供一项颠覆性的创新手段,科学意义和应用价值巨大.基于自主设计开发的SLM高通量制备系统,采用铁、镍单质元素粉一次性制备12组Fe-Ni合金块体样品,采用CALPHAD方法计算了铁镍合金的相图及密度,通过金相扫描、能谱、XRD、显微硬度试验等方法分析设备的实时混粉精度和样件的成型性能.计算和实验结果显示,基于自研高通量SLM设备的粉末成分混合精度可控制在6％(质量分数)以内.样品成型性能良好,致密度均在98.5％以上,金相组织中未见明显的孔洞、未熔合和未熔颗粒.随着镍含量变化,高通量打印样品硬度在150～330HV之间变化,未见明显的硬度离散分布,设备打印功能稳定可靠.