激光烧结制备多孔镍基合金及烧结性能研究

摘要

论文利用高能球磨方法制备了不同组分的含有造孔剂的镍基合金粉末体系,并通过激光烧结技术分别采取压片烧结和铺粉烧结方式成功制备了多孔镍基合金,利用XRD、SEM、EDS、显微硬度测试等分析手段对试样进行了表征。研究了造孔剂的类型、添加量的变化对材料的组织结构、孔结构形态、维氏硬度的影响,分析了粉末的烧结性能,阐述了成形机制。
　　 添加TiH2的镍基粉末压片烧结后,在试样表面及内部均形成了一定的孔结构,同时在基体中合成了原位增强相CrB和M2aC6,CrB相呈现为针叶状。TiH2分解产生的H造孔。
　　 同时添加TiH2和石墨(C)压片烧结后在试样基体中获得了新的原位增强相TiC。随着加入量的提高,试样孔隙率增加、硬度提高。造孔剂TiH2的质量分数为8％时,孔的数量多,空间位置分布和尺寸分布十分均匀,呈现出了良好的孔形态,孔的形态变化源于造孔剂量的改变、熔池中Marangoni流的影响、熔体和气泡的相互作用以及气孔生长过程中的合并粗化。铺粉烧结试样的孔隙由连通孔和闭合孔组成,而且孔隙率、闭孔数量随着造孔剂加入量的提高而增加,孔结构的变化源于烧结熔体铺展性的变化。
　　 无机盐(NanCO3和碱式MgCO3)作为造孔剂在压片烧结过程中分解,形成的表面熔渣层对熔池起到了一定的保护作用,改善了粉末的烧结性能。随着NaHCO3加入量的提高,试样表面孔的数量增多；添加5 wt.％碱式MgCO3的试样表面形成了大尺寸的宏观孔,形状不规则。同等烧结条件下,无机盐难于在材料基体中形成孔结构而易于形成表面孔,孔隙率较低,孔的结构形态和造孔剂加入量及熔池的稳定性有关。铺粉烧结试样中产生了大量的连通烧结缝隙,使得试样的孔隙率相对较高。

目录

文摘

英文文摘

图表清单

第一章 绪论

1.1 多孔材料

1.1.1 多孔材料概述

1.1.2 多孔金属材料

1.2 激光烧结快速成形技术

1.2.1 快速成形技术

1.2.2 SLS概念

1.2.3 SLS的发展及研究状况

1.3 原位合成技术

1.3.1 颗粒增强金属基复合材料

1.3.2 原位合成颗粒增强金属基复合材料

1.4 合金的自熔性及烧结性能

1.5 研究目的及主要研究内容

1.5.1 课题研究目的

1.5.2 研究内容及方法

1.5.3 课题创新点

第二章 实验方法

2.1 实验材料

2.2 实验设备

2.3 粉末的配制

2.4 混粉

2.5 烧结方式

2.6 激光烧结成形

2.7 分析测试

2.8 本章小结

第三章 氢化钛作为造孔剂的激光烧结实验

3.1 实验材料

3.2 压坯制备

3.3 激光参数及表征

3.4 实验结果与讨论

3.4.1 物相分析

3.4.2 显微组织结构

3.4.3 孔的成形机制

3.4.4 物相的形成

3.5 硬度测试

3.6 本章小结

第四章 添加氢化钛和石墨的激光烧结实验

4.1 实验材料

4.2 制粉、压片

4.3 工艺参数及表征

4.4 压片烧结实验结果与讨论

4.4.1 物相分析

4.4.2 表面形貌

4.4.3 截面形貌

4.4.4 成形机制

4.4.5 硬度测试

4.4.6 多孔形态对应用性能的影响

4.5 铺粉烧结实验结果

4.5.1 孔结构形态

4.5.2 孔结构分析

4.6 制备方法比较

4.7 本章小结

第五章 无机盐作为造孔剂的激光烧结实验

5.1 实验材料

5.2 实验设备

5.3 制粉、压片

5.4 工艺参数及表征

5.5 压片烧结实验结果

5.5.1 物相分析

5.5.2 表面形貌

5.5.3 内部孔形态

5.5.4 成形机制

5.5.5 表面孔形态对应用性能的影响

5.5.6 硬度测试

5.5.7 压片烧结实验对比

5.6 铺粉烧结实验结果

5.7 制备方法比较

5.8 本章小结

第六章 结论

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表或已完成的学术论文