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136 2009全国粉末冶金学术会议 选择性激光烧结零件的后处理 吴晓莉张建华 摘要用激光快速成型设备间接烧结金属粉末，由于受设备激光功率的限制，制造出零件的密度和强度都很低， 为改善这种情况，本文进行了一系列的试验。试验结果表明：经SLS的零件在普通的粉末冶金烧结炉内，通过两次烧 结一熔渗铜后序处理即可获得高的强度、密度，可直接用作放电加工工具的电极。该方法为金属零件与电加工电极的 快速制造开辟了新途径。 关键词快速成型激光烧结熔渗 选择性激光烧结(SIS)是快速成型技术的一个重要分支，它以可加工材料的广泛、无需支撑等优 点，在原型制造、模具制造等方面得到了广泛的应用…心J。但是由于受到设备激光功率的限制，烧结 材料多采用低熔点的石蜡、环氧聚脂等，直接烧结高熔点的金属材料很难实现。目前国内对烧结金属 材料的尝试是以低熔点的材料作为粘结剂，将金属颗粒嵌接到一起，金属颗粒未有真正意义上的烧 结。这种烧结件强度低、精度一般，表面相当粗糙，只能作为外观评估的模型旧J。 本文采用选择性激光烧结工艺，烧结金属与粘结剂的混合物制作的坯件，再经过两次烧结-+熔渗 的后序处理，使原坯件的强度、密度、表面精度得到了极大的改善，可直接用于模具和电加工的电极。 1 实验方法 1．1原料 试验采用一200目的还原铁粉，用环氧聚酯和少量的固化剂对其进行包覆处理，以不同的体积比 混合，配比如表1。熔渗材料为300目的铜粉，在100吨压机上压制成与试样同直径的压坯，压坯质量 由试样所需的最终密度决定(本试验最终理论密度为8．7g／cm3)。 表1试样组分比 ＼试样 还原铁粉 环氧聚酯 固化剂 还原＼． ＼ 体积分数／％ l# 45 45 10 2# 56 33 1l 3# 59 35 6 4# 67 16 17 5# 80 14 6 1．2设备 用RAP一1型SLS快速激光烧结机床烧结成坯件。金属熔渗采用两种装置，一是真空熔渗装置， 二、钢铁粉末及制品 如图l示，铜粉压坯与坯件叠放在一起，放置于不锈钢容器内，密封后抽真空，真空度为10以mmHg (133。3Pa)。从室温开始升温，至300。C保温2h，将粘结剂烧尽。然后继续升温到930t2，保温2h， 最后随炉冷却到室温。二是粉末冶金生产常用的推进式烧结炉，保护气氛分解氨。 图1 真实金属熔渗装置示意图 1．3物理性能测试和金相分析 mill×10 试样尺寸tk20 mill，测量烧结后的密度和尺寸收缩率。用金相显微镜观察试样熔渗前后 的组织，并测其孔隙度。 2实验结果与分析 2．1真空熔渗装置的试验结果与分析 坯件在真空熔渗装置中处理的试验结果表明，该方法熔渗效果很不理想。因为在真空熔渗过程中 有相当一部分金属挥发掉了，致使烧结件的密度达不到要求。尽管真空烧结有着种种优点，如降低烧 结温度，改善液相烧结的浸润性等，但真空下的液相烧结，粘接金属的挥发损失是一个重要的问题， 不仅改变和影响合金的最终成分和组织，而且对烧结过程本身也起阻碍作用。 粘结金属在液态时的挥发速度不仅与蒸汽压和真空度有关，而且还与保温时间有关，是一个相当 复杂的工艺问题，有待于今后作进一步的试验研究。 2．2激光烧结件后处理结果与分析 激光烧结所得到坯件的第一次烧结在常用的温控炉中进行，于800℃下保温1h，使原型件中的环