【摘 要】
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金属-陶瓷复合材料因具有良好的综合性能,受到了广泛的研究与应用,然而传统复合材料成形方式难以满足应用领域对复合材料成形的需求。激光选区熔化（Selective Laser Melting,SLM）是增材制造技术的一种,利于进行材料结构设计的实现。本研究基于Ti/SiC反应体系,使用SLM方式直接成形Ti-Si-C复合材料,探究了材料成形机理以及激光参数、激光重熔工艺与结构设计方法对于成形材料相组成
【基金项目】
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3SiC2/SiC复相陶瓷反应熔渗/送粉激光复合成形机理研究”（51875222）','0001','ApLJNybhrH-9KFRZ4dAaWaH8MzCi_eP-Y_3VcuMkzheDZ9MoVw2RyQ==');
">国家自然科学基金面上项目“Ti3SiC2/SiC复相陶瓷反应熔渗/送粉激光复合成形机理研究”（51875222
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金属-陶瓷复合材料因具有良好的综合性能,受到了广泛的研究与应用,然而传统复合材料成形方式难以满足应用领域对复合材料成形的需求。激光选区熔化（Selective Laser Melting,SLM）是增材制造技术的一种,利于进行材料结构设计的实现。本研究基于Ti/SiC反应体系,使用SLM方式直接成形Ti-Si-C复合材料,探究了材料成形机理以及激光参数、激光重熔工艺与结构设计方法对于成形材料相组成、微观结构与力学性能的影响,主要研究结果如下:（1）Ti/SiC混合粉末在SLM成形过程中发生了SiC的分解以及一系列化学反应。由于相之间结晶温度的差异以及熔体在冷却时的收缩,发生了元素的重新分布。经过工艺优化,使用175 W激光功率,1000 mm/s激光扫描速率,0.03 mm层厚,0.07 mm扫描间距激光成形参数成形的样品抗压强度达到了88.25 MPa,尺寸误差为4.94%,开孔率为6.75%。（2）激光重熔工艺对样品的表面形貌以及力学性能都有着明显的影响,与未重熔对照组样品相比,使用75 W激光功率,1000 mm/s扫描速率进行重熔的样品尺寸误差降低了27.49%,开孔率降低了1.85%,而使用175 W激光功率,1000 mm/s扫描速率重熔样品抗压强度相较于未重熔样品可提高254.95%。（3）设计并采用多参数SLM工艺制备出具有三周期极小曲面的双连续Ti-Si-C复合材料。相较于无结构设计样品,双连续复合结构样品的抗压强度为111.10 MPa,提高了29.05%,其尺寸误差为3.68%,开孔率为10.90%,同时此结构样品的抗压强度稳定性也得到了提升。上述结论表明通过结构设计等手段可以对SLM成形Ti-Si-C复合材料结构与力学性能进行调控,为组分-结构-工艺一体化设计实现高性能复合材料制备提供了参考。
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