激光增材制造WC增强铁基复合材料组织结构及性能研究
2020-05-13李刚熊梓连曾永浩汪国发刘囝
李刚,熊梓连,曾永浩,汪国发,刘囝
(辽宁工程技术大学 材料科学与工程学院,辽宁 阜新 123000)
增材制造技术是一种以材料累加为特征,直接制造零件为目标,将数字化模型转化为实体的快速成形技术。现阶段增材制造所用能量源主要有:电子束[1]、静电纺丝[2]、超声波[3]、电弧[4]、激光[5]等。激光增材制造兼备了快速成形技术和激光熔覆技术的特点,可用于结构复杂[6]、难加工[7]以及薄壁零件[8]的加工制造,被广泛应用于航空航天[9]、医疗[10-11]等领域。
激光增材制造陶瓷材料是激光增材制造领域内的一个重要部分[12],其硬度高、耐磨性好,近年来越来越多的学者对陶瓷材料的增材制造展开了研究[13]。Wilkes等[14]将 ZrO2/Al2O3粉末利用选择性激光烧结制备出了高强度氧化陶瓷元件。Gureev等[15]将PbO、ZrO2和 TiO2粉末通过选择性激光烧结直接获得了PZT陶瓷材料,并研究了这种材料的微观结构和物相组成。WC也是复合材料中常用的陶瓷相,能与铁复合得到性能优异的陶瓷材料[16-17],但激光增材制备WC陶瓷材料的研究尚少,有待进一步深入。
Cramer等[18]采用碳化钨粉末粘结剂喷射增材制造,制备出了钨钴复合材料,这种方法可制备高密度的零部件。Kolan等[19]以丙酸乙酯为粘结剂,制备了有机玻璃生物陶瓷支架。Davydova等[20]用钴基粘结剂包覆B4C粉末后,采用激光增材技术制得了碳化硼增强Co基复合材料。增材制造中使用粘结剂或包覆材料能增加试样致密度,保护添加材料的结构不易被破坏,但其增加了成本,且不可避免地引入少量的杂质元素,不添加粘结剂、不使用包覆材料而直接制造出性能优异的复合材料有很大的潜力。……
