3D打印用CoCrWMo合金粉末的研制及性能分析

采用真空气体雾化的方法研制出一种3D打印用CoCrWMo合金粉末材料—CM-1合金粉末,通过对CM-1粉末化学成分、粉末特性、使用性能的测试以及XRD、SEM和金相分析来综合评价新研制的3D打印用合金粉。试验结果表明,CM-1粉末颗粒表面洁净,球形度较高,"卫星球"数量较少;且粒度分布窄,主要集中在20-50μm,且平均粒径为28.38μm,D97小于70μm;氧含量为220 ppm;松装密度高于4.2 g/cm3,休止角为35.5°,流动性大于20 s·50g-1。CM-1合金粉末主要相组成为FCC结构的α相和少量的HCP结构的ε相;利用激光选区熔覆技术(Selective Laser Melting, SLM)成型后试样的显微组织细小且均匀分布,无明显的缺陷,其力学性能和金瓷结合性能均满足CoCrWMo合金的应用要求,具有良好的使用性能。

选择性激光熔化成形CoCrWMo合金工艺优化及摩擦磨损性能

对选择性激光熔化成形CoCrWMo合金的工艺参数进行优化,并对最佳工艺下合金试样的摩擦磨损性能进行分析。结果表明:选择性激光熔化最佳工艺参数为激光功率280 W,扫描速度800 mm·s^(−1),铺粉层厚0.03 mm,扫描间距0.10 mm,扫描策略为旋转扫描法(层与层之间旋转15°)。该工艺下激光体能量密度为117 J·mm^(−3),试样相对密度为99.4%,上表面粗糙度(Ra)为4.98μm,显微硬度为HV 386,抗拉强度为984 MPa,屈服强度为663 MPa,断后伸长率为12.9%。在干摩擦下,CoCrWMo合金的平均摩擦系数随施加载荷的增加呈下降趋势;受磨损过程中应变诱导马氏体转变的影响,合金平均磨损率呈现先增高后降低的变化规律,主要磨损机制为磨粒磨损和粘着磨损。

固溶时效处理对SLM成形CoCrWMo合金组织与性能的影响

采用激光选区熔化成形工艺制备CoCrWMo合金,将合金在1200℃固溶1 h后再分别在600,700,750,800和900℃下时效10 h,研究固溶−时效处理对合金组织与性能的影响。结果表明,SLM成形态CoCrWMo合金由FCC的γ相和HCP的ε相马氏体组成。在固溶时效过程中,发生γ相(FCC相)向ε相(HCP相)的转变,随时效温度升高,ε相马氏体含量增加,同时析出沉淀物M23C6(M=Cr,Mo,W)。在750℃时效的合金中,ε相比例为77%,表明时效处理可促进FCC→HCP马氏体的相变,所有时效态合金的显微硬度均明显高于固溶态合金的硬度。在750℃时效的合金,在兼顾伸长率的同时,强度提高,抗拉强度和屈服强度分别为1076 MPa和820.8 MPa,伸长率达10.5%。