激光金属沉积过程参数对CuSn11Bi3涂层在C45上的结构完整性的影响
Federico Mazzucato1, Edouard Baer2, Samuel Rey-Mermet2
1Department of Innovative Technologies, University of Applied Science and Arts of Southern Switzerland (SUPSI), Via La Santa 1, 6962 Lugano, Switzerland.
Materials (Basel, Switzerland)
|September 27, 2025
概括
研究人员优化了激光金属沉积 (LMD) 以实现可持续的青铜-钢双金属涂层. 他们通过控制工艺参数和最小化扩散,提高工业应用的结构完整性来实现高密度,无裂纹的CuSn11Bi3涂层.
科学领域:
- 材料科学与工程 材料科学与工程
- 添加剂制造 添加剂制造 添加剂制造
- 表面工程是什么?表面工程是什么?
背景情况:
- 航空航天,发电和机械行业对可持续双金属结构的需求日益增长.
- 需要环保的制造工艺和合金,以减少对环境的影响,提高工人的安全.
- 激光金属沉积 (LMD) 为双金属元件提供了具有成本效益的增材制造解决方案,减少了浪费和能源消耗.
研究的目的:
- 研究LMD工艺参数对C45钢基板上的CuSn11Bi3涂层质量的影响.
- 开发一种环保的基于铜的粉末合金,以提高安全性和减少污染.
- 通过控制池稀释和扩散,实现高密度,无裂纹的涂层.
主要方法:
- 利用激光金属沉积 (LMD) 在C45钢上创建CuSn11Bi3涂层.
- 分析了关键的LMD过程参数的影响,包括特定的能量和氧含量.
- 检查了涂料-基板接口完整性,扩散行为和裂形成机制.
主要成果:
- 实现了高密度 (高达99.97%) 和无裂纹的CuSn11Bi3涂层.
- 确定低特异能范围 (17-40 J/mm2) 对于防止稀释和裂纹至关重要.
- 证明将氧含量最小化 (至0.02%) 和控制Cu/钢的扩散可以防止脆化和裂的传播.
结论:
- 优化的LMD参数使得在钢上生产高质量,可持续的CuSn11Bi3涂层成为可能.
- 控制界面扩散对于防止结构缺陷至关重要,例如液体金属脆性裂纹.
- 开发的基于的合金和LMD工艺为先进的双金属结构提供了可行的环保解决方案.


