選區(qū)激光熔化多相增強(qiáng)Al基復(fù)合材料成形機(jī)理及性能研究.pdf

1、本文采用不同尺寸的SiC粉末與AlSi10Mg粉末，將兩種粉末均勻混合做為原始粉末，采用選區(qū)激光熔化（Selective Laser Melting，SLM）技術(shù)成功制備出多相增強(qiáng)Al基復(fù)合材料（Aluminum Matrix Composites，AMCs）。研究激光加工參數(shù)對(duì)SLM成形AMCs物相、致密度、顯微組織、顯微硬度及摩擦磨損性能的影響，探討SiC顆粒尺寸對(duì)SLM成形件組織及性能的影響，分析SLM成形過程中熔池內(nèi)原位反應(yīng)過程

2、及原位增強(qiáng)相的生長(zhǎng)機(jī)制。
　　SiC顆粒與Al熔體發(fā)生反應(yīng)生成原位Al4SiC4增強(qiáng)相，SLM成形多相增強(qiáng)AMCs內(nèi)部增強(qiáng)相包括SiC顆粒，片形Al4SiC4結(jié)構(gòu)，顆粒Al4SiC4結(jié)構(gòu)。當(dāng)激光能量輸入較低時(shí)，原位反應(yīng)程度較低，Al4SiC4相生長(zhǎng)不充分，試樣顯微組織均勻性較低，其致密度及性能較差。當(dāng)激光線能量密度為1000 J/m時(shí)，原位反應(yīng)程度提高，SiC顆粒尺寸減小，片狀A(yù)l4SiC4增強(qiáng)相充分生長(zhǎng)，顆粒Al4SiC4增強(qiáng)相

3、在集體中分布均勻，其密度可達(dá)理論密度的96％，顯微硬度高達(dá)214 HV0.1，摩擦系數(shù)和磨損率較小，分別為0.39和1.56×10-5 mm3 N-1 m-1。
　　隨著所添加SiC粉末顆粒尺寸的減小，SLM成形多相增強(qiáng)AMCs試樣的致密度及顯微組織均勻性逐漸提高，其顯微硬度及摩擦磨損性能均有得到提升。采用細(xì)顆粒SiC粉末（D50=5μm）時(shí)，成形試樣致密度較高，內(nèi)部殘余SiC顆粒尺寸較小，分布均勻，試樣內(nèi)部片狀A(yù)l4SiC4增強(qiáng)

4、相生長(zhǎng)充分，顆粒狀A(yù)l4SiC4增強(qiáng)相接近納米尺寸。此時(shí)，試樣的顯微硬度達(dá)218.5 HV0.1，比采用粗顆粒SiC粉末時(shí)高出80%，摩擦系數(shù)及磨損率僅為0.34和2.94×10-5 mm3 N-1 m-1。
　　SLM成形多相增強(qiáng)AMCs試樣內(nèi)部原位增強(qiáng)相的生長(zhǎng)受到所采用激光參數(shù)的影響。片狀A(yù)l4SiC4增強(qiáng)相的形成依附于SiC顆粒，隨著所輸入激光線能量的增加，片狀A(yù)l4SiC4逐漸長(zhǎng)大。顆粒狀A(yù)l4SiC4增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的生長(zhǎng)與激光