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DLD打印高熵合金

更新时间: 2024-12-18 11:41:45  查看次数: 86    
激光功率和扫描速率这两个参数,能反映激光加热粉体时给的能量大小和持续时间长短哦。激光功率高的时候,熔池(就是打印时最小的单位)抓住粉体的能力就变强了,瞬间温度也高,粉体能在熔池里充分地进行冶金反应,所以高激光功率下的单道焊尺寸就更大。要是扫描速率变快或者激光功率小,激光加热粉体的时间就少了,粉体没办法完全熔化,打印的时候就会跟着飞溅物跑掉,不能被熔池完全抓住,这样单道焊的尺寸就会变小。
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扫描速率增加的时候,单道焊的密度会变小,不过要是激光功率比较大,那扫描速率对单道焊密度的影响就没那么大了,也就是说激光功率对单道焊密度的影响更大。为啥密度会随着激光功率增加而增加呢?对于混合元素粉体来说,熔池就像个小反应池,只有输入的瞬间温度高到能熔化最高熔点的元素时,合金体系里的各个元素才能完全进行冶金反应,固溶强化效果才好,这样合金里基本就不会有没熔化的元素粉体,也不会留下孔隙这些缺陷,所以密度和合金性能就会更好。把第三章电弧熔炼做的样品密度和金属熔融沉积做的样品密度比一下,会发现金属熔融沉积做的样品密度更大。这是因为金属熔融沉积是在空气里做的,过程中合金会不可避免地和空气中的氧原子、氮原子起反应,就算有保护气体送进去,在这种不密闭又高温的环境下,反应速度还是很快的,所以金属熔融沉积做的样品密度就大了。
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成型密度最大时对应的打印参数,大概能判断出激光功率 1350W、扫描速率 3mm/s 是比较好的工艺参数。但是对于 BCC 相的难熔合金来说,它本身塑性就不好,在短距离里温度差还大(基板温度和沉积头温度差很多),就算故意降低扫描速率让单道焊温度升高,可这种制备技术本身冷却速度特别快,还是会在成型材料里产生很高的残余应力,在晶粒变细的同时,合金塑性更差了。所以在激光功率 1350W、扫描速率 3mm/s 的打印参数下,单道焊会出现大的裂纹,合金内部的热应力让单道焊沿着纵轴裂开了,不过值得说的是,合金在水平方向上粘得还是挺牢的(包括合金和钛基板的粘结,还有合金层与层之间的粘结)。还对裂开的样品截面图用扫描电子显微镜(SEM)进行了观察。
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设计包含激光功率、扫描速率的工艺参数包,对成型的单道焊做了尺寸、密度和物相组成的测定,分析了打印参数和单道焊尺寸、密度之间的关系,得出这些结论:单道焊的高度和宽度随着激光功率增加而变大,随着扫描速率增加而变小,激光功率对单道焊的影响比扫描速率大,比较好的打印参数是激光功率 1350W、扫描速率 3mm/s,不过因为内部热应力大,合金会出现大裂纹。单道焊的密度随着激光功率增加而变大,最后趋于稳定,随着扫描速率增加而变小,激光功率对单道焊密度的影响也比扫描速率大。