纯钨/310不锈钢异种材料激光熔化沉积探究

张云博,刘兴宇,孟 琨,邢 飞

1.Laboratoire Roberval，FRE UTC⁃CNRS 2012，Sorbonne Universités，Universitéde Technologie de Compiègne，Centre de Recherche Royallieu，CS60319，60203 Compiègne Cedex，France；2.中国民航大学航空工程学院，天津300300；3.南京中科煜宸激光技术有限公司，江苏 南京210038

310S奥氏体不锈钢作为一种性能优异的金属材料，其具有高抗氢脆性［1］、高温氧化［2］、高抗腐蚀［3］和高抗蠕变［4］等优良性能，被广泛应用于热电厂和核电厂的关键部件［5-7］及超导工业中［8］．

钨（W）作为熔点最高（3420˚C）［9］的金属材料，具有许多优异的性能，如高温环境下良好的力学性能［10-11］、高 热 导 率（174 W/（m·K））［12］、高 抗 热 震性［13］、低氢溶解度和低氚滞留［14-15］及低热膨胀系数［16］．因此，其可以成为310S奥氏体不锈钢在高温和高热流下的理想弥补材料．然而，由于钨的熔点比钢基材［17］的熔点高2000˚C左右，这意味着熔化钨所需的高能量输入将同时作用于钢基材上，使其过度受热甚至气化而形成气孔等缺陷，同时还需要克服钨与铁基底间的热膨胀系数不匹配的问题．其次，由于钨具有高粘度、高导热性，而造成流动性差和导致凝固速度快的特点，这很容易在激光加工过程中引起球化现象［18］．第三，钨在加工过程中容易被氧化，而产生杂质和气孔．此外，钨固有的脆性问题会导致严重的裂纹，从而限制了其作为结构材料的进一步应用［19］．由于以上原因，在钢材上实现纯钨的增材制造（AM）具有挑战性．因此，研究人员通过增材制造（AM）和粉末冶金（PM）技术对钨及其合金进行了相关实验，系统地研究激光加工参数与钨及钨合金微观结构之间的关系．

Guo等人［19］通过选区激光熔化（SLM）的方法在304L不锈钢上进行纯钨的单道……