Zr-Cu-Al-Co非晶合金粉末选区激光熔化成型工艺研究

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由于锆基非晶合金相比于传统晶态合金有不同的结构特征,决定了其优异的力学和电化学特点。锆基非晶合金应用在军事、医药和电子产品等领域。但是,传统工艺制备的锆基非晶合金材料在成型,临界尺寸(最大尺寸仅为厘米级)和试件复杂结构等方面受到限制,导致非晶材料的发展遇到瓶颈。增材制造技术打破了非晶合金的尺寸和复杂结构局限性。近年来,一些具有优良机械性能的锆基非晶合金材料在材料学中备受关注,这些合金的增材制造参数值得研究。本文以名义成份为Zr47Cu46Al6Co1粉末作为原材料,利用选区激光熔化(Selective Laser Melting,SLM)成型工艺进行成型实验。Zr-Cu-Al-Co非晶合金材料采用不同加工工艺参数进行选区激光融化成型制备试件。通过制备SLM成型试样及其后处理,对锆基非晶合金的SLM成型试样进行致密度、X射线、扫描电镜、显微硬度和压缩实验。分别对锆基非晶合金SLM成型试件进行组织和性能分析,总结锆基非晶合金SLM成型试件组织和性能与锆基非晶合金粉末选区激光熔化成型工艺参数之间的影响规律。结果表明:1)采用激光功率200w,扫描速度1000mm/s,扫描间距60μm的工艺参数,能够制备出无裂纹、高硬度和成型质量好的块状Zr-Cu-Al-Co非晶合金SLM成型试件,其抗压强度为1190Mpa,硬度可达524.58HV,明显优于同材料铸件,已达到应用水平;2)该工艺参数制备的试件存在B2-Cu Zr晶体多且更大更长,导致其有高的抗压强度和硬度;3)通过对SLM成型锆基试件力学性能研究,发现如下规律:随着扫描间距增加,平行于熔覆层的表面硬度呈减小趋势,致密度呈上升趋势;随着扫描速度增加,垂直于熔覆层表面硬度和致密度呈下降趋势;平行与熔覆层表面要比垂直于熔覆层的表面硬度大,具有各向异性。
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