激光选区熔化成形高铜合金致密化行为及其组织性能

作者：张莎莎; 张宝鹏; 张文奇; 杨欢庆; 郑伟; 王云; 彭东剑; 朱海红^*

来源：中国激光, 2022, 49(16): 26-35.

DOI：10.3788/CJL202249.1602005

• 激光技术
• 高强高导CuCr合金
• 激光选区熔化
• 微观组织
• 力学性能
• 导电性

高铜合金(也称高强高导铜合金)同时具有高导热导电性和高强度，其复杂零件在航天航空、石油化工、武器装备及海洋舰艇等领域的应用十分广泛。由于对激光吸收率极低、热导率极高，激光选区熔化(Selective Laser Melting, SLM)成形高铜合金的研究才起步。利用2000 W高功率光纤激光器作为光源，成形了QCr0.8高铜合金，研究了工艺参数对其致密化行为的影响，获得了致密的优化工艺参数，在此基础上，研究了其组织和性能。研究结果表明：当工艺参数不当时，SLM成形QCr0.8高铜合金会产生圆气孔和不规则的未熔合孔洞，前者出现在输入激光能量过高、出现深熔模式熔道时，后者出现在输入激光能量不足、扫描间距太小及搭接率太大时。优化的工艺参数为：激光功率2000 W,扫描速度600 mm/s,扫描间距0.20 mm,铺粉层厚0.05 mm。采用优化的工艺参数成形的高铜合金的致密度可以达到99.9%。其XOZ面的微观组织是沿成形方向生长的柱状晶，XOY面的微观组织可以分为细晶区与粗晶区，采用扫描电镜(SEM)可以观察到细小的胞状晶组织。沉积态时抗拉强度为234.7 MPa,屈服强度为173.9 MPa,延伸率为26.0%,导电率为国际退火铜标准(IACS)的37.8%;经过时效热处理后，抗拉强度为468.0 MPa,屈服强度为377.3 MPa,延伸率为19.2%,导电率为IACS的98.3%。研究成果为复杂高铜合金零件的制备提供了新方法。

• 单位
  中国直升机设计研究所; 华中科技大学; 西安航天发动机有限公司