激光选区熔化成型多层结构功能梯度材料的界面组织和性能

摘要

功能梯度材料(FGM)可以在零件的不同区域定制其特性,例如耐磨性、耐腐蚀性和环境适应性.激光选区熔化(SLM)在制造FGM上具有出色表现,故本文采用SLM技术制备了316L/CuSn10/18Ni300/CoCr四种材料的FGM,研究了FGM的微观结构和性能,以揭示SLM加工参数对缺陷的影响.在316L/CuSn10界面处发现了许多微裂纹,这些裂纹自316L区域的熔合边界萌生并沿成型方向延伸.18Ni300/CoCr熔合区的弹性模量和纳米硬度显着下降,低于18Ni300和CoCr区域的弹性模量和纳米硬度.铁元素和铜元素在316L/CuSn10熔合区充分扩散,而CuSn10/18Ni300和18Ni300/CoCr熔合区中的元素则表现出明显的梯度转变.与其他区域相比,CuSn10/18Ni300界面和CuSn10区域具界面结合区域有明显的尺寸膨胀.最后,本文重点讨论了316L/CuSn10界面处的材料熔合和裂纹形成的机理.发现仅通过改变316L和CuSn10的沉积顺序就可以成型没有宏观裂纹的FGM,这为FGM的增材制造提供了指导.