钨的易加工性受限于其脆性到延性(BDT)转变温度,通常在200至400°C之间。
高BDT主要与螺位错滑移的高活化能有关,并与制备工艺、晶粒尺寸、纯度以及变形和热处理历史有关。
钨通常是通过粉末冶金(PM)技术制造的,这种技术在能够生产具有复杂结构的零件方面具有局限性。
选择性激光熔化(SLM)是一种增材制造技术,可以根据3D-CAD体积模型逐层生产具有复杂几何形状的单个金属部件,而无需零件专用工具或预生产成本。
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激光熔化
利用高能量密度激光,甚至可以加工Mo、Ta、W等难熔金属。
然而,由于高熔点、高导热性、高粘度、高温下对氧的亲和力和室温下的脆性,W的SLM仍然是一项具有挑战性的任务,导致零件具有裂纹和多孔组织。
大多数报道的SLM W零件密度远低于理论密度的90%。
然而,3D Systems已经优化了W工艺,以便在ProX®DMP 320上获得高达98%的密度,这在学术研究中得到了验证。
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ProX®DMP
SLM W零件的应用仅限于非结构应用,因为在凝固过程中产生的高热应力会导致广泛的开裂,并且需要小心处理零件。
对底板进行均匀预热是降低SLM过程中产生热应力的最有效方法。
为了防止热应力引起的脆性破坏引起的开裂,需要在BDT以上进行最低限度的预热
在无裂纹零件中加入2.5 wt. %的TiC,由于组织过冷和从胞状枝晶到等轴枝晶的转变而产生晶粒细化效果。
样品的最大密度为97.8% TD。此外,钨的高表面张力、高熔体粘度以及高导热系数是熔池凝固过程中产生球化效应的原因。
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钨矿石
计算了钨熔滴的扩散和凝固特性。得出结论,固化钨熔体所需的时间(46µs)远短于完全扩散熔化的钨液滴所需的时间(86.3µs),从而表明了球化的内在趋势。