脉冲激光对激光粉末床熔融TiB2/Inconel 718复合材料微观组织与性能的影响
摘要
陶瓷颗粒增强金属基复合材料因其质轻、高强、耐热疲劳、抗热腐蚀以及可设计性而被广泛应用于航空、航天、能源、汽车等领域。激光粉末床熔融是制备陶瓷颗粒增强镍基复合材料的有效方法之一，然而成形后材料中的陶瓷颗粒分布不均匀，这直接导致其性能不能稳定发挥。以TiB2/Inconel 718复合材料为研究对象，采用脉冲激光进行激光粉末床熔融实验。结果表明：脉冲激光显著降低了成形过程中的热输入，极易诱导熔合不良的发生，但随着激光体能量密度的增加，熔合不良现象显著减少、致密度增加。脉冲激光模式下的沉积态组织仍然为平行于沉积方向的柱状晶粒及其内部的柱状枝晶，即高梯度外延生长效应占主导；而纳米TiB2颗粒均匀分布在枝晶干和枝晶间位置，这与脉冲激光对熔池的搅拌作用有关。随着激光线能量密度（El）的增加，一次枝晶间距（λ1）呈线性增加，即λ1=0.4896+0.0031El。此外，脉冲激光粉末床熔融TiB2/Inconel 718复合材料的硬度可达365.8 HV，但是当激光能量密度高于阈值（240 J/mm3）时，显微硬度水平下降，这与过高的能量输入使得TiB2颗粒熔化形成缺陷有关。研究结果为发展脉冲激光粉末床熔融TiB2/Inconel 718复合材料工艺提供了理论依据与数据支撑。
引用本文（GB/T 7714）
杨奇 Yang Qi, 郭鹏飞 Guo Pengfei, 王震 Wang Zhen, 等. 脉冲激光对激光粉末床熔融TiB2/Inconel 718复合材料微观组织与性能的影响[J]. Chinese Journal of Lasers, 2025.
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