选区激光熔化制备Ni-Cr-B-Si合金粉末的微观组织与性能
发布时间：2021-11-15 12:42
由于模具在使用过程中极易出现镶块磨损和失效的情况,而一些进口模具镶块成本较高,本研究提出了一种新型的制备模具镶块的方法,为修复模具提供了一种新思路。本试验利用选区激光熔化工艺,选取不同工艺参数对粒度为21～60μm的Ni-Cr-B-Si合金粉末进行打印,最终分别得到表面粗糙度Ra≤3.5μm和致密度为98.6%的立体试样。通过对合金试样表面形貌、微观组织和力学性能的研究与分析,得到激光能量密度对三者的影响规律。随激光能量密度的增大,试样的表面粗糙度先减小后增大,并在激光能量密度为78 J/mm3时获得表面质量最佳的试样。试样的耐磨性能与致密度呈现同样的变化趋势,二者均随激光能量密度的增大而增大,但过高的能量密度会导致试样边角产生开裂和翘曲,故80 J/mm3的激光能量密度最为适宜。选区激光熔化工艺具有快速冷却的特点,该特点使合金试样具有细小的微观组织,并且随能量密度的增大,试样的晶体生长形态从胞状树枝晶向等轴树枝晶转变。试样中基体相为Fe Ni3、γ-Ni和Ni3Si,主要强化...
【文章来源】：材料导报. 2020,34(02)北大核心EICSCD
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
不同试样的表面形貌与球化现象:(a,b)E=55.56 J/mm3;(c,d)E=83.33 J/mm3
将试样的截面形貌和致密度二者结合进行分析，发现二者均与激光能量密度密切相关，如图6所示。当能量输入较低(E=62.5 J/mm3)时，熔池的边界不明显，试样截面没有形成整齐的鱼鳞纹，而且存在孔洞，测量所得的致密度数值也相对较小，约为92.5%。随激光能量密度的增大，试样截面的微观组织变得均匀，单道熔池的宽度增大，使得相邻熔池之间搭接良好，试样的致密度也增大到98%，基本无孔洞出现。这也说明孔洞是可通过调整工艺参数来控制的内部缺陷[19]。当激光能量密度进一步增大，致密度开始缓慢增大，熔宽进一步增大，相邻两道熔池甚至熔合成一体。能量密度为83.33 J/mm3时，试样的致密度达到98.6%。此外，试验中观察到，随能量密度的增大，由于热应力的增大，试样表面边角处会产生裂纹和翘曲。当通过增大能量密度的方法来提高试样致密度时，需要将能量密度控制在85 J/mm3以内。2.3 微观组织
图7为不同工艺参数的合金试样的X射线衍射图。No.1—No.4四条曲线分别表示激光能量输入为55.56 J/mm3、66.67 J/mm3、78.13 J/mm3和83.33 J/mm3的试样。从图7中可以看出，不同参数试样的X射线衍射结果无明显差异。试样的基体相为γ-Ni、Fe Ni3和Ni3Si。根据Ni-Fe二元相图可知，镍和铁可以形成无限固溶体。合金中的铁和部分镍在1 440℃时形成γ-(Ni,Fe)相，随凝固过程中温度的降低，固态相变形成Fe Ni3(347～517℃)。图中还发现一些硬质相，例如M7C3、M23C6和Cr2B，这些硬质相弥散分布在基体中，起到弥散强化的作用。此外，由于快速冷却过程中出现不平衡结晶，镍、铬和铁三种元素形成Ni2.9Cr0.7Fe0.36。2.3.2 微观组织
【参考文献】：
硕士论文
[1]选区激光熔化CoCrW合金工艺优化和微观组织分析[D]. 张浩.中北大学 2018
[2]等离子喷焊硬质增强耐磨层组织与性能研究[D]. 徐红勇.吉林大学 2016
本文编号：3496800
【文章来源】：材料导报. 2020,34(02)北大核心EICSCD
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
不同试样的表面形貌与球化现象:(a,b)E=55.56 J/mm3;(c,d)E=83.33 J/mm3
将试样的截面形貌和致密度二者结合进行分析，发现二者均与激光能量密度密切相关，如图6所示。当能量输入较低(E=62.5 J/mm3)时，熔池的边界不明显，试样截面没有形成整齐的鱼鳞纹，而且存在孔洞，测量所得的致密度数值也相对较小，约为92.5%。随激光能量密度的增大，试样截面的微观组织变得均匀，单道熔池的宽度增大，使得相邻熔池之间搭接良好，试样的致密度也增大到98%，基本无孔洞出现。这也说明孔洞是可通过调整工艺参数来控制的内部缺陷[19]。当激光能量密度进一步增大，致密度开始缓慢增大，熔宽进一步增大，相邻两道熔池甚至熔合成一体。能量密度为83.33 J/mm3时，试样的致密度达到98.6%。此外，试验中观察到，随能量密度的增大，由于热应力的增大，试样表面边角处会产生裂纹和翘曲。当通过增大能量密度的方法来提高试样致密度时，需要将能量密度控制在85 J/mm3以内。2.3 微观组织
图7为不同工艺参数的合金试样的X射线衍射图。No.1—No.4四条曲线分别表示激光能量输入为55.56 J/mm3、66.67 J/mm3、78.13 J/mm3和83.33 J/mm3的试样。从图7中可以看出，不同参数试样的X射线衍射结果无明显差异。试样的基体相为γ-Ni、Fe Ni3和Ni3Si。根据Ni-Fe二元相图可知，镍和铁可以形成无限固溶体。合金中的铁和部分镍在1 440℃时形成γ-(Ni,Fe)相，随凝固过程中温度的降低，固态相变形成Fe Ni3(347～517℃)。图中还发现一些硬质相，例如M7C3、M23C6和Cr2B，这些硬质相弥散分布在基体中，起到弥散强化的作用。此外，由于快速冷却过程中出现不平衡结晶，镍、铬和铁三种元素形成Ni2.9Cr0.7Fe0.36。2.3.2 微观组织
【参考文献】：
硕士论文
[1]选区激光熔化CoCrW合金工艺优化和微观组织分析[D]. 张浩.中北大学 2018
[2]等离子喷焊硬质增强耐磨层组织与性能研究[D]. 徐红勇.吉林大学 2016
本文编号：3496800
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