Особенности формирования градиентных пористых и компактно-пористых порошковых структур при селективном лазерном спекании сферического порошка титана марки ВТ1-0

Abstract

Показана возможность использования селективного лазерного спекания для получения градиентных пористых и компактно-пористых порошковых структур путем поверхностного оплавления частиц порошка при сохранении твердого ядра. С целью изучения кинетики контактообразования предложено под минимальным значением энергии одиночного импульса лазерного излучения понимать значение, при котором обеспечивается получение некоторого структурного элемента диаметром, равным диаметру фокального пятна лазерного луча, и толщиной, равной среднему диаметру частицы порошка. Исследовано распределение температуры на поверхности структурного элемента из порошка титана марки ВТ1-0 фракционных составов (-0,315 + 0,2) и (-0,4 + 0,315) мм при воздействии одиночного импульса лазерного излучения различной мощности и длительности. Показано, что частицы порошка в центральной зоне фокального пятна разогреваются до значений температуры 1900-2000 К, в то время как частицы, находящиеся вне этой зоны, нагреваются до значений температуры всего 900-1000 К и не участвуют в процессе контактообразования. Установлены диапазоны технологических режимов СЛС, при которых происходит устойчивое контактообразование частиц порошка титана исследуемых фракционных составов. Экспериментально показана возможность формирования градиентных пористых и компактно-пористых порошковых структур путем управления параметрами импульсного лазерного воздействия. Установлено, что точное дозирование энергии и количества импульсов лазерного излучения позволяет обеспечить минимальную усадку слоев порошка при отсутствии конгломерации частиц, управлять структурными характеристиками и свойствами изделий, сохранять микроструктуру и фазовый состав исходных материалов. Технология позволяет обеспечить внутрислойное и межслойное спекание порошков разного фракционного состава с заданным градиентом структуры при минимальных нарушениях исходной геометрии частиц.