粉末床熔融增材制造难熔金属材料研究进展

杨广宇1,2,王建1,赵少阳1,咬登治1,肖邦1(1.西北有色金属研究院 金属多孔材料全国重点实验室)(2.哈尔滨工业大学 材料科学与工程学院)
摘要:增材制造技术(additive manufacturing,AM)的发展为高熔点难熔金属(如钨、钼、钽、铌及其合金)复杂构件的近净成形带来了革命性的新机遇。然而,难熔金属材料因熔点高等固有属性,使其增材制造过程呈现出显著有别于其他金属材料的特殊性。本文基于激光选区熔化(selective laser melting,SLM)和电子束选区熔化(selective electron beam melting,SEBM)等金属粉末床熔融(powder bed fusion,PBF)增材制造技术,系统综述了钨、钼、钽、铌及其合金在增材制造领域的研究进展。重点聚焦于难熔金属粉末原料制备技术,以及成形过程中工艺缺陷(如孔隙率、裂纹、晶粒粗化等)调控策略和组织性能特点。此外,本文还总结了当前增材制造难熔金属在产业化进程中面临的关键挑战,并对未来发展趋势进行了展望。
关键词:增材制造;难熔金属;粉末制备

目录介绍

1 引言

2 球形难熔金属粉末制备技术

3 难熔金属粉末床熔融增材制造技术

4 难熔金属材料增材制造研究进展

4.1 钨及钨基合金

4.1.1 纯钨材料

1)孔洞缺陷

a)能量输入不足与熔池润湿性差

b)球化效应

c)熔池扰动与匙孔失稳

d)保护气体捕获

2)成形开裂

a)热应力开裂

b)晶界氧偏析弱化

c)纳米气孔的晶界富集

d)粗大柱状晶组织

4.1.2 高比重钨基合金

4.2 钼及钼基合金

4.2.1 纯钼材料

4.2.2 钼基合金

1Mo-0.5Ti-0.1Zr-0.02CTZM合金)

2Mo-Si-B合金

4.3 钽及钽基合金

4.3.1 纯钽材料

4.3.2 钽基合金

4.4 铌及铌基合金

4.4.1 纯铌材料

4.4.2 铌基合金

1)铌硅基合金

2Nb-10Hf-1Ti-0.7Zr合金(C103合金)

3Nb-5W-2Zr-1Zr合金(Nb521合金)

4.5 难熔金属增材制造缺陷机理的统一性分析与讨论

5 增材制造难熔金属材料的应用潜力

6 结束语


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