铜锡合金激光选区熔化非平衡凝固组织与性能
2021-09-12李小璇王曾洁贺定勇薛济来
工程科学学报 2021年8期
关键词:力学性能
李小璇,王曾洁,贺定勇,刘 轩,薛济来
1) 北京工业大学材料与制造学部,北京 100124 2) 北京市生态环境材料及其评价工程技术研究中心,北京 100124 3) 北京科技大学冶金与生态工程学院,北京 100083
铜合金一直具有广泛的工程应用,近年来又作为一类重要的新兴增材制造原材料而备受国内外关注[1-7]. 选用激光选区熔化(Selective laser melting,SLM)增材技术制备的铜合金产品,收缩系数小,机械性能、导电性、导热性、焊接性、耐蚀性等均十分优异,能够满足航天航空、新一代通讯网络、高速轨道交通等对复杂形状关键部件的工程需求[8-11].
文献中对铜锡合金基本体系的组织性能报道较多,但SLM成形合金凝固组织特征及对性能的影响规律与传统熔铸态有所不同. 铜锡合金结晶温度范围较宽、成分间隔大,铸态组织中晶粒粗大,存在枝晶偏析与宏观反偏析,强度与塑性较低[12].而SLM成形时合金粉末在高能激光作用下熔化形成独特微小液相熔池并经历快速冷凝与重熔交变过程,熔池内温度梯度极高,熔体凝固组织与相变过程复杂[13]. 相关研究表明锡、铜原子尺寸相差较大,原子间扩散速度慢,且铜与锡易有序化形成超点阵结构合金相[14-18],因而合金发生相转变时可能形成若干亚稳相并与平衡相共存[19]. 然而,以往相关文献中对合金SLM成形时可能涉及的非平衡相转变关注甚少,对成形合金非平衡凝固组织特征及其对性能的影响作用研究不足. 而在铜锡体系基础上创新开发适应SLM成形制备的……
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