3D打印用特种金属粉末的制备与使用性能表征

发布时间：2021-03-03 15:37

　　随着3D打印成形技术的快速发展,对高品质成形用金属粉末材料的需求越来越紧迫。目前3D打印用金属粉末的制备方法还存在不同方面的局限性,国内已有的制备方法较多为移植和仿研,亟待研发自主创新的满足3D打印成形工艺要求的高质量金属球形粉末的制备技术。另一方面,3D打印成形金属零部件的致密度和力学性能受粉末特征和成形工艺参数的双重影响,目前缺乏关于金属粉末材料特性和成形工艺参量对成形件组织结构及性能影响关系的系统研究。基于以上背景需求,本文采用纳米化-团聚造粒-热处理相结合的技术路线,探索具有一定特征的几类特种金属粉末的制备方法。研究了高球形度、高流动性、高纯度、低氧含量的细颗粒过渡族金属、高活性纯金属及难熔金属等系列3D打印用金属粉末的制备方法及其调控机理,实现了单峰分布、双峰分布、小粒径、窄分布等特定粒径分布特征的粉末制备,研究了成形工艺参数、粉末亚结构、特殊粒径分布、颗粒致密性等与成形件微观组织结构及性能之间的关系与作用机理。本文开展的主要研究内容及相应主要结果概述如下。首先,通过优化蒸发-冷凝工艺参数,制备了系列高纯、粒径均匀的过渡族金属（以Fe、Co、Ni为例）纳米粉末和高活性金属（以... 

【文章来源】：北京工业大学北京市 211工程院校

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SLM设备结构示意图

果表明激光能量密度过高或过低时均会导致孔以确定最佳成形工艺参数，从而制备出高致密度缺陷的形貌特征、形成原因和演化机理还存在争成形件孔隙率的影响规律缺乏系统研究。速度变化的缺陷形态变化图[74]: (a) 250 mm/s；(b) 500 m1000 mm/s Evolution chart of defects with scanning velocity in the res(b)500 mm/s; (c) 750 mm/s; (d) 1000 mm/s匙孔缺陷

北京工业大学工学博士学位论文作为新的扰动源，加剧后续熔道的振荡和流动不稳定现象，最终由于搭接空隙或熔道断裂导致形成孔隙缺陷。针对此类缺陷，可通过逐层旋转激光扫描方向，削弱扰动的遗传加强作用，从而降低孔隙率。综上所述，国内外相关研究主要集中于 SLM 成形工艺参数对孔隙率的影响规律研究，结果表明激光能量密度过高或过低时均会导致孔隙缺陷，合理控制激光能量密度以确定最佳成形工艺参数，从而制备出高致密度金属零件。然而，目前对于孔隙缺陷的形貌特征、形成原因和演化机理还存在争议，粉末特性和成形工艺参数对成形件孔隙率的影响规律缺乏系统研究。


本文编号：3061514