李小璇等：铜锡合金激光选区熔化非平衡凝固组织与性能 ·1105· 运动受阻，固溶强化作用得到进一步增强.在以上 mechanical properties and microstructural evolution during 多种因素作用下，SLM成形Cu-5%Sn合金的力学 selective laser melting of Cu-15Sn high-tin bronze.Mater Sci Eng 性能得到显著强化. 4,2018721:125 [7] Scudino S,Unterdorfer C,Prashanth K G,et al.Additive 3结论 manufacturing of Cu-10Sn bronze.Mater Lett,2015,156:202 [8]Gustmann T,dos Santos J M,Gargarella P,et al.Properties of Cu- (1)优化选用激光功率160W,扫描速度 based shape memory alloys prepared by selective laser melting 300mms,扫描间距0.07mm获得SLM成形合金 Shape Memory Superelast,,2017,3(1上：24 样品相对密度可高达992%，熔池层与层堆积密 [9] Yan M,Wu Y C,Chen J C,et al.Microstructure evolution in pre- 实，表面质量良好，成形合金具有非平衡凝固组织 paration of Cu-Sn contact wire for high-speed railway.Ady Mater 特征，其中以a-Cu(S)固溶体相为主，并可能涉及 Be3,2011,415-417:446 Y、δ等超点阵结构相 [10]Ventura A P.Microstructure Evolution and Mechanical Property (2)SLM成形合金的显微形貌主要由柱状晶 Development of Selective Laser Melted Cooper Alloys 与富锡网状组织组成，伴随有不同尺度界面Sn元 [Dissertation].Bethlehem:Lehigh University,2017 素偏析，及晶界、晶内纳米尺寸超结构合金相颗粒 [11]Walker D C,Caley W F,Brochu M.Selective laser sintering of 析出 composite copper-tin powders.J Mater Res,2014,29(17):1997 (3)受细晶强化、纳米颗粒析出强化、固溶强 [12]Luo J H.Evolution and Mechanism of Chemical Composition. 化及部分热残余应力多重作用，SLM成形合金的 Microstructure and Properties for Two-phase Zone Continuous 力学性能与相同成分铸态合金或较低Sn含量 Casting Cu-Sn Alloy [Dissertation].Beijing:University of Science SLM合金相比得到显著强化，表面硬度可达HV and Technology Beijing,2017 133.83,屈服强度达326MPa,抗拉强度达387MPa, (罗继辉.两相区连铸铜锡合金的化学成分和组织性能变化规 律及机理[学位论文].北京：北京科技大学，2017) 断裂总延伸率可达22.7%. [13]Zhou X.Research on Micro-scale Melt Pool Characteristics and 参考文献 Solidified Microstructures in Selective Laser Melting [Dissertation].Beijing:Tsinghua University,2016 [1]Tuncer N,Bose A.Solid-state metal additive manufacturing:A (周鑫.激光选区熔化微尺度熔池特性与凝固微观组织[学位论 review.JOM,2020,72(9):3090 文].北京：清华大学，2016) [2]Tan Z.Zhang X Y.Zhou Z L,et al.Thermal effect on the [14]Zhang L,Liu Z Q.Inhibition of Intermetallic compounds growth at microstructure of the lattice structure Cu-10Sn alloy fabricated Sn-58Bi/Cu interface bearing CuZnAl memory particles(26um) through selective laser melting.JAlloys Compd,2019,787:903 JMater Sci Mater Electron,2020,31(3):2466 [3]Li A,Liu X F,Yu B,et al.Key factors and developmental [15]Li X,Ivas T,Spierings A B,et al.Phase and microstructure for- directions with regard to metal additive manufacturing.ChinJ mation in rapidly solidified Cu-Sn and Cu-Sn-Ti alloys.JAlloys Emg,2019,41(2:159 Compd,2018.735:1374 (李昂，刘雪峰，俞波，等.金属增材制造技术的关键因素及发展 [16]Zhai W,Wang W L.Geng D L,et al.A DSC analysis of 方向.工程科学学报，2019,41(2)：159) thermodynamic properties and solidification characteristics for [4]Bai Y C,Yang Y Q,Wang D,et al.Selective laser melting of Tin binary Cu-Sn alloys.Acta Mater,2012,60(19):6518 bronze alloy and its properties.Rare Met Mater Eng,2018,47(3): [17]Wang Z J,Konno T J.Discontinuous precipitation with metastable 1007 phase in a Cu-8.6%Sn alloy.Philos Mag,2013,93(8):949 (白玉超，杨永强，王迪，等.锡青铜激光选区熔化工艺及其性能 [18]Yin ZZ,Sun F L,Guo M J.The fast formation of Cu-Sn inter- 稀有金属材料与工程，2018,47(3)：1007) [5]Yamamoto T,Yuda R.Nagae T.Effect of heat treatment on metallic compound in Cu/Sn/Cu system by introduction heating microstructure and mechanical properties of Cu-Sn alloys fabri- process.Mater Lett,2018,215:207 cated by selective laser melting.JJpn Inst Copper,2018,57(1): [19]Wang Z J,Konno T J.Comparative TEM study on as-cast ingot 137 and nodular bainite of Cu-14.9%Sn alloy.Philos Mag,2014, (山本贵文，渴田棱也，J長.一圹積唇造形二上)作製L 94(4):420 Cu-S系合金造形体)金属组織上機械的特性二及！王寸热处理 [20]Li X,Xue JL.Lang G H,et al.Porous structure evolution of )影響.铜上銅合金：銅及少銅合金技術研究会誌，2018， graphitic cathode materials for aluminum electrolysis at various 57(1):137) baking temperatures.J Univ Sci Technol Beijing,2014,36(9): [6]Mao Z F,Zhang D Z,Jiang JJ,et al.Processing optimization, 1233运动受阻，固溶强化作用得到进一步增强. 在以上 多种因素作用下，SLM 成形 Cu‒5%Sn 合金的力学 性能得到显著强化. 3    结论 （ 1） 优 化 选 用 激 光 功 率 160  W， 扫 描 速 度 300 mm·s−1，扫描间距 0.07 mm 获得 SLM 成形合金 样品相对密度可高达 99.2%，熔池层与层堆积密 实，表面质量良好，成形合金具有非平衡凝固组织 特征，其中以 α-Cu(Sn) 固溶体相为主，并可能涉及 γ、δ 等超点阵结构相. （2）SLM 成形合金的显微形貌主要由柱状晶 与富锡网状组织组成，伴随有不同尺度界面 Sn 元 素偏析，及晶界、晶内纳米尺寸超结构合金相颗粒 析出. （3）受细晶强化、纳米颗粒析出强化、固溶强 化及部分热残余应力多重作用，SLM 成形合金的 力学性能与相同成分铸态合金或较 低 Sn 含 量 SLM 合金相比得到显著强化，表面硬度可达 HV 133.83，屈服强度达 326 MPa，抗拉强度达 387 MPa， 断裂总延伸率可达 22.7%. 参    考    文    献 Tuncer  N,  Bose  A.  Solid-state  metal  additive  manufacturing:  A review. 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