作为难熔材料的典型代表,钼合金除了可以用激光增材制造技术来生产之外,还可以用电子束沉积工艺来制造。然而,不论是激光工艺还是电子束工艺,都属于3D打印技术。由于前面已经介绍了激光工艺生产钼合金的基本内容,所以下文将介绍的是电子束沉积工艺制造钼合金的基本信息。
电子束增材制造技术一般包括电子束选区熔化技术和电子束熔丝沉积成形技术两种。相对于激光增材制造技术来说,电子束增材制造的热能和扫描形成的熔池温度都更高,另外,材料对电子束能的吸收率也更高,因此采用电子束增材制造钼合金更具潜力。
电子束熔丝沉积工艺具有能量输入大,沉积效率高,真空洁净度好,可用于直接制备复杂零件等特点,因而能很好地解决钼合金现有生产技术的不足。
研究表明:沉积层内部晶粒生长形貌与电子束熔丝沉积工艺参数有直接的联系,其中束流密度对晶粒生长的影响最大,当束流密度较小时,主要以不规则的块状晶粒为主,当束流密度增大时,晶粒有趋于柱状晶生长的趋势。采用电子束沉积工艺制备的钼合金沉积层内部均没有明显的弥散增强颗粒形成,合金元素主要以固溶形式存在,同时钛的烧损非常严重,丝材中加入的钛没有很好的起到固溶增强的效果。
在电子束工艺中,粉末层的厚度可达75~200μm,并且在增材制造过程中,能保证良好的层间结合质量,且对粉末粒径要求较低,大大降低了粉末耗材成本。研究者采用机械合金化方法制备了钼+碳化钛金属基复合粉末,并将其与纯钼粉通过电子束粉末床熔融形成三明治结构用于增材制造。钼+碳化钛固体层形成钼与离散碳化钛颗粒、共晶钼+碳化钛和钼枝晶的混合结构。热力学模拟表明:该系统在所用的组成范围内包含不变的共晶反应,并表明该系统对组成和温度的变化高度敏感。
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