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BLT-S210助力鎂合金材料基礎(chǔ)研究，清華大學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室取得新進(jìn)展

發(fā)布時(shí)間：2022年01月11日

由來(lái)自清華大學(xué)摩擦學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、清華大學(xué)機(jī)械工程系、北京大學(xué)生物材料系、北京大學(xué)第三醫(yī)院骨外科的研究員組成的課題組使用BLT-S210成功打印出鎂合金材料實(shí)驗(yàn)結(jié)構(gòu)，考察了其成形特性，并在Materials Letters上發(fā)表論文Hot cracking in ZK60 magnesium alloy produced by laser powder bed?fusion process。
鎂合金是一種很有應(yīng)用前景的輕質(zhì)結(jié)構(gòu)材料和生物可降解植入材料。與一般的鎂合金相比，ZK60合金(Mg-5.6 zn -0.5 zr, wt%)具有較高的強(qiáng)度、高的耐應(yīng)力腐蝕性能和良好的生物相容。而ZK60合金在焊接過(guò)程中極易產(chǎn)生熱裂。隨著鋅含量的增加，ZK60比ZK21和ZK40更容易發(fā)生凝固開(kāi)裂。該篇論文展示了課題組使用BLT-S210，在不同激光功率、掃描速度、掃描策略及層厚等的實(shí)驗(yàn)環(huán)境下，ZK60合金的成形質(zhì)量。
考慮到鎂合金的高反應(yīng)性和高汽化傾向，研究組為了控制氣氛保護(hù)，將設(shè)備氧含量調(diào)低至80ppm以下。實(shí)驗(yàn)條件的實(shí)現(xiàn)，得益于BLT-S210“為科研實(shí)驗(yàn)而生”的設(shè)備配置和技術(shù)參數(shù)。
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實(shí)驗(yàn)成果表明，ZK60合金在激光粉末床融合過(guò)程中出現(xiàn)了熱裂紋，這是由于較寬的凝固溫度范圍、較低的共晶溫度以及較高的熱應(yīng)力造成的。在現(xiàn)有條件下，僅通過(guò)調(diào)節(jié)激光能量輸入難以抑制裂紋的產(chǎn)生，同時(shí)也難以避免未熔合、氣孔和嚴(yán)重變形的發(fā)生。試樣尺寸、預(yù)熱和掃描策略對(duì)裂紋敏感性的影響有待進(jìn)一步研究。
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