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探究鎢高比重合金激光立體成形的組織及性能

發布時間:2019-04-30來源:點擊:147

 鎢高比重合金是國防和核工業中的重要原料,可用于常規武器用的穿甲彈彈芯,制造航天和航天器用的陀螺儀轉子、導向裝置和減震裝置等,是一種戰略資源。目前主要采用粉末冶金燒結的方法制備,受制于燒結設備尺寸和燒結溫度限制,在制備高性能、大尺寸鎢合金零件方面還存在一些問題。

  开辟新的钨高比重合金材料零件制備途徑,是未來突破國外技術封鎖和發展具有我國自主知識産權制備鎢合金技術的必經之路,有利于保障我國國防核工業的持續發展。

  近年来,随着激光立体成形技术的发展和成熟,其所具有的逐点逐层的离散熔覆沉积及沉积温度可控的特点,使其成为钨基高比重合金材料制备的一条新的途径。激光立体成形技术是将激光涂覆和快速原型制造技术相结合在一起,在计算机中生成零件的3维计算机辅助设计模型,然后用切片将3维CAD模型切成一定厚度的薄片,将3维信息转换成一系列的2维纶廓信息,并将2维切片数据转换成数控加工命令,控制激光快速成形设备完成制作过程,在此过程中,由送粉方式,在激光辐照的同时,将材料粉末以一定角度送入熔池使之熔化,并快速凝固,进而对材料进行逐层堆积,最终形成3维零件。多路同步送粉技术的实施使得该技术具有了加工多材料任意复合的能力,可以实时完成钨基高比重合金的冶金控制。

  为了制备高性能、大尺寸钨合金零件,利用激光立体成形技术进行了前期探究实验,在大气环境下制备多种配比的W-Ni-Fe高比重合金力学拉伸试验件,通过测试抗拉强度、硬度、结合组织结构和成分配比的探究分析,发现其成形性及力学性能与传统的粉末冶金烧结工艺之间还存在着一定的差距。抗拉强度在W原子数分数为0.6时达到最大值717.5MPa,之后随着W原子数分数的增大反而明显减小,当W原子数分数在0.8以上时,强度已低于400MPa。样品存在孔洞和氧化现象,大量W未溶化,Ni和Fe元素越多,微观组织均匀性越好、成分偏析越小。


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