选区激光熔化制备Ni-Cr-B-Si合金粉末的微观组织与性能
来源期刊：材料导报2020年第2期
论文作者：王文权 李雅倩 李欣 刘亮 陈飞
文章页码：2077 - 2082
关键词：Ni-Cr-B-Si合金粉末;选区激光熔化;表面形貌;微观组织;力学性能;
摘 要：由于模具在使用过程中极易出现镶块磨损和失效的情况,而一些进口模具镶块成本较高,本研究提出了一种新型的制备模具镶块的方法,为修复模具提供了一种新思路。本试验利用选区激光熔化工艺,选取不同工艺参数对粒度为21～60μm的Ni-Cr-B-Si合金粉末进行打印,最终分别得到表面粗糙度Ra≤3.5μm和致密度为98.6%的立体试样。通过对合金试样表面形貌、微观组织和力学性能的研究与分析,得到激光能量密度对三者的影响规律。随激光能量密度的增大,试样的表面粗糙度先减小后增大,并在激光能量密度为78 J/mm3时获得表面质量最佳的试样。试样的耐磨性能与致密度呈现同样的变化趋势,二者均随激光能量密度的增大而增大,但过高的能量密度会导致试样边角产生开裂和翘曲,故80 J/mm3的激光能量密度最为适宜。选区激光熔化工艺具有快速冷却的特点,该特点使合金试样具有细小的微观组织,并且随能量密度的增大,试样的晶体生长形态从胞状树枝晶向等轴树枝晶转变。试样中基体相为Fe Ni3、γ-Ni和Ni3Si,主要强化相为M7C3、M23C6和Cr2B,在晶粒细化和强化相二者的共同作用下,试样具有较高的硬度和良好的耐磨性,显微硬度平均值达到848.1HV0.5。同等试验条件下,本试验制得的合金试样的耐磨性能显著优于常用的H13热作性模具钢。
王文权，李雅倩，李欣，刘亮，陈飞
吉林大学材料科学与工程学院
摘 要：由于模具在使用过程中极易出现镶块磨损和失效的情况,而一些进口模具镶块成本较高,本研究提出了一种新型的制备模具镶块的方法,为修复模具提供了一种新思路。本试验利用选区激光熔化工艺,选取不同工艺参数对粒度为21～60μm的Ni-Cr-B-Si合金粉末进行打印,最终分别得到表面粗糙度Ra≤3.5μm和致密度为98.6%的立体试样。通过对合金试样表面形貌、微观组织和力学性能的研究与分析,得到激光能量密度对三者的影响规律。随激光能量密度的增大,试样的表面粗糙度先减小后增大,并在激光能量密度为78 J/mm3时获得表面质量最佳的试样。试样的耐磨性能与致密度呈现同样的变化趋势,二者均随激光能量密度的增大而增大,但过高的能量密度会导致试样边角产生开裂和翘曲,故80 J/mm3的激光能量密度最为适宜。选区激光熔化工艺具有快速冷却的特点,该特点使合金试样具有细小的微观组织,并且随能量密度的增大,试样的晶体生长形态从胞状树枝晶向等轴树枝晶转变。试样中基体相为Fe Ni3、γ-Ni和Ni3Si,主要强化相为M7C3、M23C6和Cr2B,在晶粒细化和强化相二者的共同作用下,试样具有较高的硬度和良好的耐磨性,显微硬度平均值达到848.1HV0.5。同等试验条件下,本试验制得的合金试样的耐磨性能显著优于常用的H13热作性模具钢。
关键词：Ni-Cr-B-Si合金粉末;选区激光熔化;表面形貌;微观组织;力学性能;
