理论教育 LENS成形材料的制备及应用优化

LENS成形材料的制备及应用优化

时间:2023-06-26 理论教育 版权反馈
【摘要】:基板与成形材料之间应形成良好的润湿性,否则连接不可靠。1)自熔性合金粉末自熔性合金粉末是指加入Si、B等元素的熔覆用合金粉末,具有强烈自脱氧和自造渣作用,可以防止熔覆层氧化,提高表面质量。

LENS成形材料的制备及应用优化

1.基板材料

LENS技术是在基板上进行逐层的熔覆扫描成形,前几层都是与基板相结合,所以基体材料的选择对整个零件的成形质量至关重要,一般多采用金属基板,其选择原则是:

(1)润湿性良好。基板与成形材料之间应形成良好的润湿性,否则连接不可靠。

(2)结合界面无剧烈反应。剧烈的反应会极大削弱两者的结合稳定性。

(3)热膨胀系数相近,避免过多的相互作用力。

2.成形材料

金属粉末材料特性对成形质量的影响较大,因此对粉末材料的堆积特性、粒径分布、颗粒形状、流动性、含氧量及对激光的吸收率等均有较严格的要求。

1)自熔性合金粉末(www.daowen.com)

自熔性合金粉末是指加入Si、B等元素的熔覆用合金粉末,具有强烈自脱氧和自造渣作用,可以防止熔覆层氧化,提高表面质量。在激光熔覆的过程中,它们优先与熔池中的氧反应生成SiO2和B2O3,在熔池表面形成保护层,以防止液态金属过度氧化。同时可降低合金熔点,从而改善液体对基体的润湿能力和熔覆层的工艺成形性能。常被用于激光熔覆的自熔性合金粉末有镍基、铁基、钴基等合金粉末。

2)陶瓷粉末

陶瓷粉末具有高硬度、高熔点、低韧性的特点,所以在激光熔覆中一般作为增强项来改善涂层的硬度及耐磨性。但是陶瓷粉末与金属基体之间的线膨胀系数、弹性模量、热导率等热物理性质相差较大,并且陶瓷粉末的熔点较高,因此熔池温度梯度大,陶瓷硬质相与熔覆层基体的结合处易萌生裂纹,容易造成熔覆层开裂。所以,激光熔覆陶瓷粉末时多采用原位合成或梯度熔覆方法来解决这一问题。陶瓷粉末按化学成分不同可分为碳化物粉末、氧化物粉末、氮化物粉末、硼化物粉末等。

3)复合材料粉末

在严重磨损的工况下,熔覆单一的粉末不能满足使用要求,因此,可选择激光熔覆复合粉末。由两种或两种以上不同性质的固相物质颗粒经过机械混合而形成的颗粒称为复合材料粉末,按照成分可分为金属与金属、金属与陶瓷、陶瓷与陶瓷等。复合材料粉末是单一颗粒的均质性与粉末整体的均质性的统一,实现了组织与性能的优化

4)稀土及其氧化物粉末

稀土及其氧化物粉末的添加量在质量分数2%以内就可以明显改善激光熔覆层的组织与性能,目前研究较多的是Ce、La、Y等稀土元素及其氧化物。纯稀土元素易与其他元素反应生成化合物。

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