SLM成形WC/Al基复合材料的显微组织与力学性能

发布时间：2021-02-03 02:55

　　采用物理方法混合纳米WC与AlSi10Mg铝合金粉末,利用选区激光熔化成形技术（SLM）制备WC/Al基复合材料试样。通过金相显微镜、扫描电镜、拉伸试验等对比同种工艺制备的AlSi10Mg试样及WC/Al基复合材料试样的性能,分析纳米WC对其微观组织形成、演变及力学性能的影响。结果发现,复合粉末球形度好,粒度分布均匀。WC/Al基复合材料试样硬度（HV）约为158.9,屈服强度达到337.8 MPa,抗拉强度高达514.0 MPa,相比沉积态试样分别增加了14.6%、4.7%、6.3%。 

【文章来源】：特种铸造及有色合金. 2020,40(08)北大核心

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

AlSi10Mg铝合金和纳米WC颗粒粉末形貌

图1 AlSi10Mg铝合金和纳米WC颗粒粉末形貌表3为AlSi10Mg铝合金粉末与复合材料粉末粒度分析表。可以看出,复合材料粉末的等效直径D10、D50和D90都比原始的AlSi10Mg铝合金粉末的等效直径大。另外体积平均直径D[4,3]与面积平均直径D[3,2]也都有所增大,这可能是由于纳米WC颗粒具有极大的比表面能,粒子吸附力增强,导致纳米WC聚集在AlSi10Mg铝合金粉末周围,使颗粒的等效直径增大,但没有出现明显粉末团聚和粒度过大现象,故该粉末能够满足试验设备的工艺要求。

AlSi10Mg铝合金与复合材料试样的三维金相组织见图3。两组试样组织致密,可明显观察到大量熔池、激光扫描的熔敷线、相邻熔敷线的搭接区以及层间的重熔区。熔池横向和纵向形貌呈各向异性,横向平面可观察到明显的熔滴在平面上滚动、延伸的结构,而纵向平面则表现为大量鱼鳞/山峰并呈层状分布;熔池间存在严重的交叠现象,未能呈现完整形貌。从两组试样的横向和纵向组织可以得出,熔池边界晶粒比熔池内部更大。这是由于熔池内部较低的温度梯度与较高的凝固速度形成细小的晶粒;而熔池边界上温度梯度大、凝固速度小从而使得晶粒进一步长大。从横、纵向平面组织可以看出,AlSi10Mg铝合金试样熔池较为杂乱,深度、宽度不均匀,长度较短,宽度约为170.64 μm,熔池纵向呈倒山峰分布,深度约为197.85 μm;而复合材料试样熔池排列整齐,熔池长度较长,宽度约为190.32 μm,熔池纵向呈鱼鳞状分布,深度约为138.71 μm。而激光光斑半径约为75 μm,铺粉厚度约为50 μm,分别小于熔池宽度和深度。这是由于在该工艺参数下,激光能量高,可熔化光斑周围粉末,使熔池宽约为光斑直径的2倍;激光穿透深度深,为层厚的2.5～3倍,使得各层均出现了多次重熔的情况,这也使得层间的结合更加紧密,有利于减少缺陷,提高成形品质。

【参考文献】：
期刊论文
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本文编号：3015787