机械工程学报

作者：刘伟, 李能, 任新宇, 高超, 熊华平

单位：中国航发北京航空材料研究院3D打印研究与工程技术中心 北京 100095

关键词：Nb-16Si二元合金,激光熔化沉积,激光功率,原位反应,显微组织；

基金：国家自然科学基金资助项目（51605456，51775525）。

以平均粒径约80 μm的纯Nb和纯Si粉末为原料，采用500 W、750 W、1 000 W和1 500 W功率的激光束为热源，通过双通道同轴送粉激光熔化沉积（Laser melting deposition，LMD）技术制备了四种Nb-16Si二元合金。利用扫描电子显微镜（Scanning electron microscope，SEM）、X射线能量色散谱仪（Energy dispersive spectrometer，EDS）以及X射线衍射仪（X-ray diffraction，XRD）等手段分析了沉积态合金的宏微观组织演变与维氏硬度。结果表明，随LMD激光功率由500 W增至1 500 W，沉积试样表面形貌逐渐趋于光滑，相对密度由91.1%增至98.5%。激光功率对沉积态Nb-16Si合金相组成无明显影响，在高能激光束的作用下，纯Nb粉末与纯Si粉末发生原位反应，直接合成了室温亚稳态的Nb3Si相和NbSS（Niobium solid solution，NbSS）相。激光功率强烈影响Nb-16Si合金的显微组织形貌，随激光功率的增加，合金中先共晶NbSS相由枝晶状逐渐转变为细小等轴状，其平均尺寸由约50 μm细化至1 μm左右，合金中NbSS+Nb3Si共晶组织形态由细小的层片状共晶，逐渐转变为纳米级的NbSS相弥散分布在Nb3Si基体上的不规则共晶。随激光功率增加，合金的维氏硬度由605 HV逐渐增加至898 HV。

来源：2020年第8期

《机械工程学报》期刊编辑部

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