粉末冶金激光成形技术

激光成形法是一种将高功率激光涂覆技术同先进的快速原型复制法相结合以直接制造复杂三维零部件的激光定向金属沉积加工工艺。激光成形工艺具有高精密、高质量、非接触性、洁净无污染、无噪音、材料消耗少、参数精密控制和高度自动化等特性，可以制造充分致密和高度完整的金属零部件而不需要像铸造、热等静压或低熔点合金的反渗透这样一些中间工艺步骤，因此特别适合于金属化合物等脆性合金的成形与加工。 美国AEROMET公司开发的激光成形工艺，是把钛合金粉沉积到基体上预先成形，再加工成精密件。该公司用激光成形技术生产的F一22飞机支架、F／A一18E／F飞机机翼连接板的翼根加强筋，以及起落连杆件3种部件可满足飞机性能的要求。他们用的材料都是TI一6A1？4Y合金。用铸造和锻造技术制造这些飞机零部件的材料利用率低于5，交货时间长达1～2年。利用激光成形法则可以克服这些缺点。目前已用该技术制造出了TI一6A1？4V、TI一5A1？2.5SN、TI一6AL一2SN一4ZR一2MO一0.1SI和TI一6A1？2SN一2ZR一2CR一2MO一025SI等合金。 最近，美国坩埚公司利用大功率CO的激光设备，将气雾化法制备的TI一47AL一2CR一2NB合金粉末喂入激光束聚焦点，通过计算机三维图形控制制备了尺寸为200×150×32MM的R－TIAL合金板材。利用激光成形技术，板的成分与原始粉末的成分相近，在制造过程中不会失去铝和吸收氧气。产品的显微组织为完全的片状组织，片团大小为18O～600UM（平均尺寸为400UM），片间距约为0.5UM，其力学性能如表2（略）。激光成形法制备的TI一6A1？4V合金的力学性能如表3（略），其疲劳性能介于铸造与锻造之间。选择性激光烧结技术作为激光成形技术中发展最迅速的技术之一，目前得到了广泛的发展。它原则上适合于任何可以与激光发生相互作用的粉末材料，尤其是金属粉末。日本大阪大学采用选择性激光烧结技术制备医用钛牙冠件，取得了很好的效果。它是以ND：YAG激光器为能量源（平均功率为50W），原材料为球形钛粉。粗钛粉激光烧结件的相对密度为84％，抗拉强度为70MPA。而细小的球形钛粉（粒度为25UM）的激光烧结件，其相对密度达到93％。抗拉强度是150MPA。