论文部分内容阅读
本研究利用高能机械合金化（MA）以及选区激光熔化（SLM）技术分别对微米级的W、TiC混合粉末和W、Ni、石墨混合粉末进行成形加工。研究了球磨时间对复合粉末物相、显微组织特性、粉末形貌及其颗粒尺寸分布和化学成分组成的影响；另一方面，研究了激光扫描速率（ν）和相对应的激光线能量密度（η）对SLM成形试件表面形貌、致密度、物相及显微组织演变、显微硬度和摩擦磨损性能的影响。主要的研究结论如下所述：利用MA工艺分别对微米级的W、TiC混合粉末和W、Ni、石墨混合粉末进行球磨，制备TiC/W纳米复合粉末和原位纳米WC增强W-Ni高比重合金复合粉末。在MA球磨10-35h过程中，由于碎化机制占主导作用，复合粉末发生了细化，W晶粒尺寸减小；而当球磨时间超过35h，由于冷焊机制逐渐占主导作用，粉末颗粒发生团簇和团聚，平均颗粒尺寸增加，W晶粒尺寸稍微增加。球磨35h是复合粉末显微结构演变和机械扩散传递的临界点，最终制备了纳米陶瓷颗粒在基体内均匀分布的纳米复合粉末。利用SLM技术对TiC/W纳米复合粉末进行成形，制备了固溶W基复合材料。当η较低时，SLM成形试件致密性差、表面凝固轨迹不规则，存在明显残余孔隙；当η较高时，由于热应力影响形成了显微裂纹，并使相邻凝固轨迹结合性差；有趣的，在适宜的η=2.1kJ/m条件下，SLM成形试件表面相邻凝固轨迹结合良好，表面平滑，扫描轨迹连续；试件致密度达到理论密度的94.7%，形成了平均晶粒直径0.73μm的柱状晶组织。利用SLM技术对W-Ni-石墨复合粉末进行成形，制备了原位WC/Ni2W4C（M6C）基硬质合金复合材料。WC以层-层生长机制长大；随着η降低，WC晶粒经历了板状→三角状→椭圆状的形貌演变。M6C的含量有所增加，晶粒形貌由颗粒状变为环状。在较低的ν=0.8m/s和相对应的η=187.5J/m条件下，SLM成形WC/M6C基硬质合金复合材料具有96.3%的高致密度，最高的显微硬度达到1870.9HV0.1，抗摩擦磨损性能也显著提高。