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激光烧结制备多孔镍基合金及烧结性能研究

于秀平  
【摘要】: 论文利用高能球磨方法制备了不同组分的含有造孔剂的镍基合金粉末体系,并通过激光烧结技术分别采取压片烧结和铺粉烧结方式成功制备了多孔镍基合金,利用XRD、SEM、EDS、显微硬度测试等分析手段对试样进行了表征。研究了造孔剂的类型、添加量的变化对材料的组织结构、孔结构形态、维氏硬度的影响,分析了粉末的烧结性能,阐述了成形机制。 添加TiH_2的镍基粉末压片烧结后,在试样表面及内部均形成了一定的孔结构,同时在基体中合成了原位增强相CrB和M23C6,CrB相呈现为针叶状。TiH_2分解产生的H造孔。同时添加TiH_2和石墨(C)压片烧结后在试样基体中获得了新的原位增强相TiC。随着加入量的提高,试样孔隙率增加、硬度提高。造孔剂TiH_2的质量分数为8 %时,孔的数量多,空间位置分布和尺寸分布十分均匀,呈现出了良好的孔形态,孔的形态变化源于造孔剂量的改变、熔池中Marangoni流的影响、熔体和气泡的相互作用以及气孔生长过程中的合并粗化。铺粉烧结试样的孔隙由连通孔和闭合孔组成,而且孔隙率、闭孔数量随着造孔剂加入量的提高而增加,孔结构的变化源于烧结熔体铺展性的变化。 无机盐(NaHCO3和碱式MgCO3 )作为造孔剂在压片烧结过程中分解,形成的表面熔渣层对熔池起到了一定的保护作用,改善了粉末的烧结性能。随着NaHCO3加入量的提高,试样表面孔的数量增多;添加5 wt.%碱式MgCO3的试样表面形成了大尺寸的宏观孔,形状不规则。同等烧结条件下,无机盐难于在材料基体中形成孔结构而易于形成表面孔,孔隙率较低,孔的结构形态和造孔剂加入量及熔池的稳定性有关。铺粉烧结试样中产生了大量的连通烧结缝隙,使得试样的孔隙率相对较高。


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