Cr3C2对激光选区熔化316L合金组织及力学性能的影响

目的 研究添加Cr3C2颗粒对激光选区熔化316L合金的硬度、强度及耐磨性能的影响。方法 采用激光选区熔化(Selective Laser Melting,SLM)技术制备316L合金及10%(质量分数)Cr3C2颗粒增强316L合金(Cr3C2/316L),通过X射线衍射仪(XRD)、光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电镜(TEM)、维氏显微硬度计、双立柱电子万能试验机和摩擦磨损试验机分别对2组合金试样的组织结构、硬度、拉伸性能以及耐磨性能进行测试与分析。结果 316L合金主要由γ-Fe相组成,Cr3C2/316L合金中除γ-Fe相外,还存在Cr23C6和Cr3C2相。316L和Cr3C2/316L合金的显微组织均由柱状晶和等轴晶组成,Cr3C2/316L的组织中等轴晶比例增多,且组织产生了细化。Cr3C2/316L合金的显微硬度为327HV0.1,相比316L合金(265HV0.1)增加了23%。Cr3C2/316L合金的屈服强度和抗拉强度分别为687 MPa和1 029 MPa,较316L合金均提高了约50%。Cr3C2/316L合金的磨损率相比316L合金减小了50%。结论 在SLM过程中,由于添加的Cr3C2颗粒在激光选区熔化316L合金过程中所产生的非自发形核和提高过冷度的作用,促使了316L合金组织发生明显细化和等轴化。添加的Cr3C2颗粒所产生的细晶强化、沉淀强化和固溶强化作用,使316L合金的硬度、强度和耐磨性都得到有效提升。     

激光选区熔化Cr3C2/CoCrMo合金的组织结构及力学性能研究

通过激光选区熔化(SLM)技术制备了高致密度的CoCrMo和Cr3C2/CoCrMo合金，对比研究CoCrMo和Cr3C2/CoCrMo合金的组织结构、拉伸性能及磨损性能，探讨添加Cr3C2颗粒对CoCrMo合金组织及性能的影响机制。研究发现，合金的主要组成相为γ-Co和ε-Co，添加Cr3C2使合金的物相发生改变，产生M23C6相。CoCrMo与Cr3C2/CoCrMo合金的组织均由外延生长的柱状晶和等轴晶组成，添加Cr3C2使柱状晶数量减少。Cr3C2/CoCrMo合金的硬度为514±18 HV，抗拉强度为1520 MPa，相比于CoCrMo合金分别提升了27%、39%。在相同载荷下，Cr3C2/CoCrMo合金的磨损量明显小于CoCrMo合金，耐磨性能提升30%。在SLM过程中，添加的Cr3C2颗粒快速熔解，Cr固溶在基体中，产生固溶强化；在晶界处转变生成M23C6型碳化物，具有沉淀强化作用，有效提高了合金的强度和耐磨性。