蓝光激光定向能量沉积纯铜零件的工艺及性能

摘要

金属高反材料对短波长激光拥有较高的吸收率,文中使用大功率蓝光激光器作为能量源在不锈钢基板上进行纯铜的沉积,将激光功率、扫描速度和送粉速率从5个水平形成不同的工艺参数组合进行全因子试验.先从宏观尺寸分析了工艺参数对沉积层的影响,后从相对密度、组织结构和力学性能3个方面对多道多层工艺进行探究.结果表明,单位送粉激光能量(laser energy per unit powder feed,LEPF)在2.592~6.048 kJ/g范围内可进行稳定的连续沉积,而当LEPF值大于6.050 kJ/g时,因用于沉积的激光能量过多而导致气孔出现.使用LEPF值为4.53 kJ/g打印出了表面质量较好的纯铜薄壁圆筒零件.通过正交扫描得到最高相对密度为99.10%的纯铜块状样件,并观察到了两种孔隙:近球形的气体包封孔隙(Ⅰ型)以及未熔合和未熔化的粉末孔隙(Ⅱ型).最后进行拉伸测试,从结果发现,远离基板成形位置抗拉强度为196.55 MPa,靠近基板成形位置的断后伸长率为26.72%.