【摘 要】
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激光粉末床熔化技术（Laser Powder Bed Fusion,LPBF）成形SiCp/Al Si10Mg复合材料零件应用前景广阔,但目前缺乏技术基础研究。本文系统研究了LPBF技术成形SiCp/Al Si10Mg熔凝行为、组织及性能。论文主要研究内容及结果如下:（1）研究了LPBF成形SiCp/Al Si10Mg复合材料的凝固过程及冶金缺陷。发现SiC颗粒的添加使粉末热导率下降,激光吸收率增
【基金项目】
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国家自然科学基金（颗粒增强型铝基金属陶瓷的激光选区熔化成形技术基础研究,编号:61575074）； 上海航天科技创新基金（颗粒增强型 SiC/Al 基复合材料的激光选区熔化成形研究,编号:SAST2016044）；
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激光粉末床熔化技术（Laser Powder Bed Fusion,LPBF）成形SiCp/Al Si10Mg复合材料零件应用前景广阔,但目前缺乏技术基础研究。本文系统研究了LPBF技术成形SiCp/Al Si10Mg熔凝行为、组织及性能。论文主要研究内容及结果如下:（1）研究了LPBF成形SiCp/Al Si10Mg复合材料的凝固过程及冶金缺陷。发现SiC颗粒的添加使粉末热导率下降,激光吸收率增加,熔池温度和存在时间延长,但熔池粘度增大。提高输入激光能量可促进熔池流动铺展,减少未熔合孔洞的产生。但激光能量过高时,易卷入环境气体形成气孔并生成较多的脆性碳化物形成冷裂纹。（2）研究并获得了SiC与Al的界面结合及显微组织特性。通过采用纯Al作为基体判定界面碳化物的种类,发现随着SiC含量和激光能量增加,界面反应加剧,生成的碳化物和Si单质增加,碳化物产物从Al4C3占主导变为Al4SiC4占主导。（3）研究并获得了工艺参数对LPBF成形15 wt%SiCp/Al Si10Mg复合材料致密度、剩余SiC颗粒含量及试样上表面粗糙度和性能的影响。随输入激光能量增大,致密度先增大后略微下降,剩余SiC颗粒含量和上表面粗糙度下降,压缩强度和弹性模量增加。激光功率和扫描速度对致密度具有显著影响,剩余SiC颗粒含量对激光功率、扫描速度和扫描间距均敏感。（4）研究了SiC含量对LPBF成形SiCp/Al Si10Mg复合材料致密度及性能的影响。随SiC含量增加时,达到高致密度所需要的输入激光能量增大。在15～25 wt%的范围内,均可实现致密度达99%以上的无裂纹成形。随SiC含量提高,优化工艺成形的试样常温压缩强度和200℃下的高温压缩强度提高,热膨胀系数下降。（5）采用粗细两种粒径SiC混合的方法成功制备了55 wt%SiCp/Al Si10Mg复合材料试样,致密度达96.98%,但存在裂纹和未熔合孔洞,需进行后处理消除。论文的研究成果可为该复合材料的复杂零件制备提供理论和实验基础。
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