显示Al6061基板上DED Al5083双轨宏观/微观结构的显微照片 。 (a)光立体显微镜俯视图 。 (b)化学蚀刻后的横截面OM图像 。 蓝色和绿色矩形分别对应于(c)和(d)中所示的放大图像 。 (c) OM放大(b)中蓝色矩形区域的图像 。 (d) OM放大(b)中绿色矩形区域的图像 。 (e) OM和(f)纵向横截面的SEM图像 。
Ram等人报告称 , 与锻造CoCrMo合金相比 , 沉积态CoCrMo合金的耐磨性降低 。 这主要是由于不规则、连续互连的碳化物形态 , 与沉淀碳化物形状规则且均匀分布在钴基体中的最佳情况相比 , 其提供的磨损防护降低 。 Suresh等人研究了主要工艺参数对DED-LB沉积的CoCrW微观结构和磨损性能的影响 。 结果表明 , 碳化物主要沿枝晶晶界析出 , 具有两种不同的形态和成分——层状(富钴)和颗粒(富铬) 。 对沉积态CoCrW合金的磨损分析表明 , 其结果与锻造合金相当 。 还研究了不同热处理条件对DED-LB CoCrW合金微观结构和显微硬度的影响 。 显微硬度与碳化物在钴基体中的分数、形态和分布的变化高度相关 , 这与比热处理有关 。
2.8金属间化合物
金属间化合物 , 特别是铁、钛或镍铝化物等金属铝化物 , 结合了高熔点、高温高强度、低密度和良好的抗氧化性 。 传统上 , 金属间化合物通过铸造、粉末冶金或热挤压进行加工 。 然而 , 这些制造工艺成本高昂 , 可能会产生高收缩率和粗糙微观结构的脆性零件 , 不允许进行冷加工或减法加工等后处理 , 因此限制了其应用 。 最近的研究表明 , 电火花沉积有可能用于制造高质量的金属间化合物 , 特别是铁铝化物 。 Karczewski等人研究了由含16 wt%铝的FeAl制成的退火(400°C下10 h)薄壁零件的微观结构和机械性能 , 并通过DED-LB制造 。 壁厚的变化直接影响熔体池的表观冷却速率 , 从而在沉积态材料中形成不同的晶体结构 。 尽管冷却速率很高 , 但微观结构的特征是沿构建方向具有数百微米量级的细长柱状晶粒 。 这一结果与铁(28%)铝的DED-LB的其他研究一致 。
2.9形状记忆合金
SMAs是经过固-固相变的金属材料 , 由适当的温度或应力变化引起 , 在此期间 , 它们可以恢复永久应变 。 这些合金包括NiTi、NiTiCu和CuAlNi等 。 SMA受益于形状记忆效应(SME)、超弹性、高强度、高抗疲劳性和良好阻尼性能的组合 。 SMA的独特特性所带来的优势(普通金属无法显示)已在许多应用中得到应用 , 如医疗设备(如心血管、牙科和矫形设备以及外科工具)、航空航天、汽车、建筑、机器人、电信、光学、减振器、释放或展开机构等. 迄今为止 , NiTi(镍钛诺)在接近Ni/Ti等原子比的情况下 , 由于其独特的功能特性组合 , 被认为是最常用的形状记忆合金 , 这使其能够通过热活化或卸载来恢复相对较大的应变(高达8%) 。
Wang等人使用等原子比的Ni和Ti粉末元素混合物和三种不同的AM技术进行了对比研究:DED、PBF-LB和PBF-EB 。 得出的结论是 , 使用元素Ni和Ti粉末通过PBF-LB和PBF-EB形成的近净形状NiTi合金的印刷适性是不可持续的 , 因为镍和Ti成分之间存在强烈的放热反应 , 导致微观结构不均匀性、小孔和LoF缺陷 。 然而 , DED-LB成功沉积了致密的NiTi样品 , 相邻沉积层之间具有良好的融合和适当的相变(图10a) 。 凝固过程中形成大量不需要的Ti2Ni脆性金属间化合物相(图10a) , 观察到Ni蒸发改变了最终合金的化学成分 。
Baran和Polanski支持应用能量密度对沉积态NiTi微观结构和转变温度的重要性 。 在该研究中 , 通过改变激光扫描速度(1至30mm/s)来改变施加的能量密度 。 激光扫描速度显著影响沉积态NiTi的微观结构和不想要的第二相的形成 。 在较低的扫描速率下 , 晶粒结构从柱状转变为等轴 。 然而 , 就激光扫描速度和转变温度的影响而言 , 在较低的扫描速率下未观察到明显的趋势 。 相反 , 在较高的激光扫描速率下 , 相变温度的特征是恒定值 , 而与扫描速率的增加无关(图10b) 。
图10 (a)沉积态NiTi显示了相邻熔合边界、典型微观结构和相应的能量色散X射线光谱(EDS)图 。 (b)应用激光扫描速度对600°C退火工艺后的DED-LB NiTi微观结构和转变温度的影响 。 (c)应用热处理对DED-LB NiTi微观结构和压缩应力应变响应的影响 。 (d) DED-LB NiTi的单循环和多循环压缩应力-应变-温度曲线 。
据报道 , 后处理热处理是控制DED NiTi微观结构、相变特性、功能和机械性能的另一种手段 。 据报道 , 不需要的第二相(如NiTi2和Ni3Ti)的存在改变了沉积态NiTi合金的化学成分 , 抑制了SME[348
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