激光功率密度对SLM成形TC4磨损性能的影响

发布时间：2021-02-15 17:59

　　采用激光选区熔化技术（selective laser melting, SLM）制备TC4磨损试样,探究不同激光功率密度对SLM试样磨损性能的影响.采用MMW-1A万能摩擦磨损试验机测试不同功率密度下SLM试样的耐磨损性能,通过X射线衍射仪（XRD）,X射线能谱仪（EDS）和扫描型电子显微镜（SEM）表征SLM试样的成分和结构,并用显微硬度仪测试硬度.结果表明,SLM试样比精铸TC4磨损过程更稳定,提高激光功率密度有利于激光细晶强化作用,提高了材料的抗磨损性能. 

【文章来源】：焊接学报. 2020,41(05)北大核心

【文章页数】：5 页

【部分图文】：

不同功率密度沉积态与精铸态TC4摩擦系数曲线

材料耐磨性能与表面硬度密切相关[8-9].为了进一步分析激光功率密度对SLM工艺磨损性能的影响，采用ARCHIMEDES显微硬度仪测试不同功率密度下SLM试样与精铸态试样表面硬度，测试结果见图2所示.A,B,C,D分别代表功率密度为7.799×104,6.499×104,5.200×104 W/mm2 SLM试样和精铸态试样，横坐标为施加载荷，纵坐标为不同载荷下硬度值，每种载荷取3个样本点，测试结果取平均值.可以看出，在不同载荷下，SLM试样表面硬度明显高于精铸态，提高激光功率密度，SLM试样硬度略有提高.这是因为激光选区熔化成形工艺是一个快速加热冷却的过程，激光功率密度越大，相邻晶粒之间的温度梯度越大，晶粒长大的空间越小，越容易形成致密组织，激光细化晶粒的效果越明显[10–12].图3是不同激光功率密度下SLM试样和精铸态TC4的磨损失重对比.可以看出，在相同的磨损条件下，沉积态TC4磨损量明显低于精铸态TC4，并且当激光功率密度增加到7.799×104 W/mm2时，磨损量从0.132 g降低到0.114 g，大约减少了15.8%，材料的耐磨性能显著增强.分析上述试验现象，可以得出结论，在相同磨损条件下，合理范围内提高激光功率密度有利于减少材料的磨损失重，提高材料耐磨性能，这是由于在一定范围内增加激光功率密度，有利于晶粒细化，产生细晶强化作用，增加材料表面硬度，从而表现出减磨效果.

图3是不同激光功率密度下SLM试样和精铸态TC4的磨损失重对比.可以看出，在相同的磨损条件下，沉积态TC4磨损量明显低于精铸态TC4，并且当激光功率密度增加到7.799×104 W/mm2时，磨损量从0.132 g降低到0.114 g，大约减少了15.8%，材料的耐磨性能显著增强.分析上述试验现象，可以得出结论，在相同磨损条件下，合理范围内提高激光功率密度有利于减少材料的磨损失重，提高材料耐磨性能，这是由于在一定范围内增加激光功率密度，有利于晶粒细化，产生细晶强化作用，增加材料表面硬度，从而表现出减磨效果.2.3 磨损形貌分析

【参考文献】：
期刊论文
[1]Microstructure and wear resistance of Fe-based and Co-based coating of AISI H13[J]. 员霄,王井,朱青海,陈志凯,何冰.  China Welding. 2019(03)
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[3]TC4合金表面Ni-SiC-Y2O3复合镀层的摩擦磨损性能[J]. 李轩,李辉,王凯强,李秀兰,谢文玲.  中国表面工程. 2018(02)
[4]激光功率对TC4熔覆层组织与耐磨性能的影响[J]. 王涛,姚有才,李阳,王宁,雷剑波.  热加工工艺. 2017(20)
[5]Ti6Al4V合金表面氩弧熔覆原位合成TiC-TiB2增强钛基复合涂层组织与耐磨性[J]. 王振廷,高红明,梁刚,丁元柱.  焊接学报. 2014(11)



本文编号：3035295