线能量密度对电子束增材制造W-Ni-Fe合金致密化过程的影响

采用粉床型电子束增材制造技术制备了90W-7Ni-3Fe高比重钨基合金,研究了不同的线能量密度对合金的显微组织及致密化过程的影响。结果表明:电子束增材制造成形的90W-7Ni-3Fe合金的组织由W颗粒和Ni-Fe固溶体粘结相组成,粘结相内溶解了一定量的W,随着线能量密度的增大,粘结相的含量及其内部W的含量增大;在不同的线能量密度下合金的致密化过程略有不同:在低的线能量密度下(0. 24 J/mm),合金的致密化过程主要是钨颗粒的粘结,随着线能量密度的升高(0. 3~0. 75 J/mm),出现了W颗粒的重排和W在Ni-Fe固溶体里的溶解-析出,随着能量密度继续增大(1. 0 J/mm),出现了一定量的钨颗粒的熔化和低熔点元素Ni、Fe的挥发,且随着钨在粘结相中的含量升高,合金的固溶强化作用增强,显微硬度相应提高。

粉末原料对粉床型电子束增材制造高比重钨基合金成形过程的影响

分别以混合元素粉末和预合金粉末为原料进行了W-Ni-Fe系高比重钨基合金的粉床型电子束增材制造工艺研究。分析了粉末原料的类型对合金的致密化过程和显微组织的影响。实验结果表明:混合元素粉末在铺展过程中受粉末团聚或重力作用的影响,极易出现成分偏析,导致成形试样致密度低且显微组织不均匀,预合金粉末更能保证成形过程中粉末的均匀性和成形的稳定性。两种类型的粉末在成形过程中的致密化过程有所不同。混合元素粉末的致密化过程主要为:低熔点相熔化→钨颗粒在低熔点液相中的重排→钨颗粒的溶解-析出,由于细小熔池的熔化凝固过程快,钨在液相中大量溶解,但是来不及充分析出便已凝固,溶解-析出过程中钨的溶解占主导。而在预合金粉末中,低熔点相中钨已达到过饱和状态,以此粉末为原料进行成形,成形过程中钨的溶解-析出过程微弱,致密化过程主要是钨颗粒的重排。

基于预合金粉末原料的粉床型电子束增材制造W-Ni-Fe-Co合金研究

采用等离子旋转雾化方法制备了W-Ni-Fe-Co预合金粉末,并进行了粉床型电子束增材制造成形。结果表明:W-Ni-Fe-Co预合金粉末由2种形貌的颗粒组成,一是球形粉末颗粒,二是由许多小颗粒粘结而成的不规则粉末颗粒。预合金粉末内部显微组织为γ-(Ni-Fe)相内部镶嵌着规则的W颗粒,γ-(Ni-Fe)相内部含有过饱和的W元素。在粉床型电子束增材造成形过程中,W-Ni-Fe-Co合金的显微组织显示出一定的遗传性,但是由于成形过程中细小的熔池会同时受到反冲压力、热毛细管力及马兰戈尼对流的作用,熔池的瞬时流动剧烈,促进了钨颗粒的重排过程,显微组织更为均匀。成形致密化过程主要为W颗粒的重排,并没有显著的W的溶解-析出过程。粉床电子束增材造成形的W-Ni-Fe-Co合金室温抗拉强度可达1098 MPa,但是合金塑性较差,断裂方式主要为钨的穿晶断裂和周围γ-(Ni-Fe)相的韧性撕裂。