陈艳 王飞 孙靖 陈裕梁 张骏

摘要：通过一系列实验探究难熔金属钽的激光选区熔化（Selective Laser Melting，SLM）成形工艺，分别选取不同激光功率、扫描速度和扫描间距，进行了单道实验、单层实验以及块体实验。结果表明，SLM成形钽最优工艺参数为激光功率300 W，扫描速度50 mm/s。针对SLM过程中钽层出现不同程度的开裂现象，从热传导及激光选区熔化过程中产生内应力累积方面对钽层开裂的原因进行了定性分析。最终成功制备得钽块体，并采用扫描电子显微镜（SEM）及X射线散射谱（EDX）对SLM成形钽的微观组织及成分分布进行表征。

关键词：激光选区熔化;钽;变形开裂;层间脱落;热传导

中图分类号：TG146.4+16      文献标志码：A         文章编号：1001-2003（2021）05-0082-06

DOI：10.7512/j.issn.1001-2303.2021.05.15

0    前言

钽（Tantalum）属于难熔稀有金属，具有熔点高（2 996 ℃）、密度大（16.69 g/cm3）、硬度高、塑性好、导电性能好、化学稳定性高、抗腐蚀性能好等优点[1]，常被用作制造电容器的关键材料。钽的加工非常困难，不能采用一般金属的加工方法。钽对氧、氮、氢、碳含量都极为敏感，极易发生化学反应。因此，钽不能进行热加工（钽的再结晶温度超过1 000 ℃，在高温下，即使做了一般覆盖保护，也会发生过度氧化）。钽棒、管、板等的加工都使用冷锻等工艺，加工成本非常高。对钽的热处理需在真空环境中进行，且热处理炉需要提供极高的温度[2]。

综上所述，亟需开展钽加工的新工艺研究。激光选区熔化（Selective laser melting，SLM）是一种重要的增材制造方法，通过激光束选择性地熔化连续粉末层，可實现复杂结构金属构件的直接成型[1]。相较于传统加工工艺，SLM具有诸多优势，如高设计自由度、近净成型、材料利用率高和生产灵活性高等。……