【摘 要】
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FeCrAl合金具有优异的抗高温氧化性能及强度,在抗腐蚀及高强结构材料领域有极大应用前景,目前对于FeCrAl合金及陶瓷增强FeCrAl合金复合材料的选区激光熔化技术（Selective laser melting,SLM）研究还鲜有报道,相关的材料体系、成形工艺优化、物相与显微结构表征、致密度优化、力学性能测试等方面的研究工作需要深入进行。本课题以Fe20Cr5Al为FeCrAl合金基体,以常规
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FeCrAl合金具有优异的抗高温氧化性能及强度,在抗腐蚀及高强结构材料领域有极大应用前景,目前对于FeCrAl合金及陶瓷增强FeCrAl合金复合材料的选区激光熔化技术（Selective laser melting,SLM）研究还鲜有报道,相关的材料体系、成形工艺优化、物相与显微结构表征、致密度优化、力学性能测试等方面的研究工作需要深入进行。本课题以Fe20Cr5Al为FeCrAl合金基体,以常规WC及球形铸造WC（Cast tungsten carbide,CC）和TiB2等陶瓷增强颗粒体系为重点进行陶瓷增强金属基复合材料SLM增材制造研究,通过曲面响应法实验设计系统建立了SLM打印工艺参数与Fe20Cr5Al-10 vol.%TiB2、Fe20Cr5Al-20 vol.%WC、Fe20Cr5Al-20 vol.%CC等复合材料致密度的关联关系模型,基于这些关联关系模型得出了最佳SLM打印工艺参数,对应的最大致密度在0.961-0.975之间。显微结构研究发现对于Fe20Cr5Al-10 vol.%TiB2打印件,TiB2与Fe20Cr5Al基体未发生明显反应,TiB2起到细化基体晶粒和强化基体的作用,同时Ti、B元素向基体中扩散使得基体产生固溶强化。Fe20Cr5Al-20 vol.%WC打印件显示WC与Fe20Cr5Al基体有明显反应,生成Fe3W3C中间相,另外有明显的W、C从WC颗粒扩散至基体中,显著增加了基体的强度,但是也降低了基体的塑性变形能力。Fe20Cr5Al-20 vol.%CC复合材料SLM过程中,CC颗粒在基体中依旧保持较高的球形度,有部分CC在激光的直接或间接作用下发生碎裂,CC与FeCrAl基体发生明显的反应,生成Fe3W3C中间相,同时W、C向基体中显著扩散,降低了基体的塑性变形能力。与纯Fe20Cr5Al的SLM打印件相比,TiB2、WC、CC等陶瓷增强铁基复合材料的硬度提升了55.6-126%,抗压强度提升了82.7-107%,耐磨性提升了360-900%。
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