增材制造铜/钢双金属材料研究进展

铜/钢双金属材料具有力学强度高、物理化学性能优良等优势,在交通运输、电力能源和建筑工业等领域应用前景广阔。然而,传统熔铸工艺在制造铜/钢双金属材料时,容易在铜/钢界面处产生偏析现象,在一定程度上限制了铜/钢双金属材料的发展。与传统工艺相比,增材制造技术不仅能实现复杂加工零件的快速制造,而且在成形过程中较短的保温时间能缓和或消除异种金属材料界面产生的冶金缺陷,进而增强铜/钢双金属材料的力学性能。由于双金属材料是近年来的研究热点,有关增材制造铜/钢双金属材料的综述性文章较少,故综述了近年来激光、电子束及电弧增材制造技术制造铜/钢双金属材料的研究发展现状,分析了各技术的优缺点,并从制备方法、工艺参数及界面合金元素等角度,分析了影响材料界面组织性能变化的关键因素。发现在增材制造铜/钢双金属材料方面,目前激光增材制造技术主要应用于精度要求较高的小尺寸零部件,电子束增材制造技术适用于某些具有特殊性能的合金,如钛合金,而电弧增材制造技术适用于精度要求较低的大型复杂零部件。在铜/钢双金属材料增材制造过程中,界面处易形成显微组织分布不均匀、界面晶粒尺寸差异较大等现象,导致界面处产生应力集中,从而造成材料断裂失效。为解决上述难题,学者们已深入研究第二相形成机理,并采用优化界面处Cu-Fe比例和控制脆相金属间化合物等方式提高铜/钢双金属材料的性能。最后,对目前增材制造铜/钢双金属材料的研究发展现状进行了总结与展望,未来在冶金学和热力学方向上对铜/钢双金属材料仍需进行系统性理论研究,对双金属材料而言需要建立相关模拟数据库,以期为相关从业人员提供精细化指导建议。新型增材制造技术或复合增材制造技术的开发与应用都将成为未来增材制造铜/钢双金属材料研究的重点发展方向。

热等静压对电子束成形AerMet100钢性能的影响

针对电子束增材制造技术成形的Aer Met100钢,研究了热等静压工艺与拉伸性能的关系。利用光学显微镜对其内部组织进行观察,利用万能试验机测试了其室温拉伸性能。结果表明:均匀化退火与热等静压对电子束成形Aer Met100钢的室温抗拉强度有明显改善;930℃热处理后的试样的抗拉强度高于1000℃热处理试样的抗拉强度,但屈服强度略低;均匀化退火与热等静压处理对材料塑性的改善不明显,但可降低成形件抗拉性能的各向异性。

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。