中國粉體網(wǎng)訊 增材制造（3D打�。┍皇澜绺鲊暈樘嵘龂腋偁幜�、應(yīng)對未來挑戰(zhàn)優(yōu)先發(fā)展的先進(jìn)制造技術(shù)。與傳統(tǒng)機械加工原理不同，增材制造通過材料逐層累加可制造傳統(tǒng)方法難以制造的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，因此，有望實現(xiàn)金剛石工具制品整體化和精密化成形。但增材制造技術(shù)在金剛石復(fù)合材料方面的研究和應(yīng)用才剛剛起步，國內(nèi)外基本處于同步水平。
當(dāng)前金剛石磨具領(lǐng)域面臨的主要技術(shù)瓶頸在于：磨具制品結(jié)構(gòu)-功能一體化設(shè)計與制造技術(shù)亟待提升，現(xiàn)有結(jié)構(gòu)形狀簡單、加工效率低，缺少如多孔體、內(nèi)流道等復(fù)雜形狀結(jié)構(gòu)，金剛石顆粒的有序排布、材料成分梯度分布等特殊微結(jié)構(gòu)，以提升容屑、冷卻、緩解應(yīng)力的功能。激光增材制造技術(shù)是增材制造技術(shù)中最具代表性的一類，在增材制造技術(shù)領(lǐng)域中至關(guān)重要。
近年來，國內(nèi)外學(xué)者及研究機構(gòu)圍繞金屬基金剛石復(fù)合材料激光增材制造方向開展了較為豐富的探索性研究工作，并取得了一系列成果。Spierings等首次通過粉末床熔融（Powder Bed Fusion-laser Beam，PBF-LB）技術(shù)制備了以 Cu-Sn-Ti-Zr為金屬結(jié)合劑的單晶金剛石復(fù)合材料，初步驗證了PBF-LB制備金屬基金剛石復(fù)合材料的工藝可行性。楊展等針對金屬結(jié)合劑成分、PBF-LB工藝參數(shù)和金剛石選型三個方面進(jìn)行材料及工藝優(yōu)化研究，試驗結(jié)果表明，金屬結(jié)合劑粉末的粒度極大影響著復(fù)合材料的成形性。Fang等在上述研究的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步探究了不同PBF-LB工藝參數(shù)對金屬基金剛石復(fù)合材料表面形貌、金屬結(jié)合劑硬度、復(fù)合材料致密度以及微觀結(jié)構(gòu)的影響規(guī)律。Rahmani等制備了金剛石分布規(guī)則的NiCr合金/金剛石復(fù)合材料砂輪，解決了精密、超精密加工的金剛石磨具中磨粒分布不規(guī)則以及制備工藝復(fù)雜等難題。
在激光增材制造過程中，金剛石的熱損傷來源有兩方面，一是激光對金剛石顆粒的直接輻照，二是高溫熔池對磨粒的熱傳導(dǎo)與熱積累效應(yīng)。研究表明，激光直接照射在激光增材制造（Laser Addi-tive Manufacturing，LAM）制備的金剛石復(fù)合材料中會發(fā)生石墨化。然而，事實上金剛石的熱損傷更易發(fā)生在與熔池直接接觸的過程中。激光高斯熱源在LAM中的快速熔化和能量分布不均勻?qū)е氯鄢販囟葓鰳O不平衡。由于瞬時溫度可超過2000℃，金剛石顆粒遭受嚴(yán)重的高溫?zé)醾鲗?dǎo)和熱沖擊。Zhou等發(fā)現(xiàn)在多道掃描過程中發(fā)生的重熔、熱積累和二次加熱增加了金剛石的熱損傷。Rommel等研究了金剛石與熔融金屬的界面反應(yīng)，發(fā)現(xiàn)熱損傷和界面反應(yīng)只發(fā)生在與熔池接觸的金剛石顆粒中，而未發(fā)生在激光直接照射的金剛石顆粒中。在PBF-LB金剛石復(fù)合材料過程中，金剛石的熱損傷機理尚無定論，而且對此過程中金剛石的熱損傷行為還未有詳細(xì)闡述。
2025年7月17日，中國粉體網(wǎng)將在湖南·長沙舉辦“2025高端金屬粉體制備與應(yīng)用技術(shù)大會暨2025通信電子、3D打印、粉末冶金市場金屬粉國產(chǎn)化交流會”。屆時，我們邀請到中南大學(xué)張偉教授出席本次大會并作題為《增材制造技術(shù)與粉末冶金超硬工具制品的融合與發(fā)展》的報告，張偉教授將為您介紹通過增材制造技術(shù)使金剛石超硬材料與合金材料復(fù)合，實現(xiàn)復(fù)雜形狀金剛石工具精密成形。
個人簡介：
張偉，中南大學(xué)粉末冶金全國重點實驗室教授，博士生導(dǎo)師，德國亞琛工業(yè)大學(xué)高級訪問學(xué)者，入選湖南省科技領(lǐng)軍人才。長期從事粉末冶金和金剛石領(lǐng)域新材料、新技術(shù)研究，主持國家、省級重點研發(fā)計劃、自然科學(xué)基金項目10余項，以及中航工業(yè)、國機精工、華為、黃河旋風(fēng)等企業(yè)技術(shù)開發(fā)項目30余項；發(fā)表論文80余篇，授權(quán)專利30余項，獲得中國機械工業(yè)科技獎、教育部高校科研優(yōu)秀成果獎和河南省科技進(jìn)步獎。
參考來源：
張偉，等：基于金剛石熱歷史的超硬磨具激光增材制造工藝與組織性能優(yōu)化
邱天旭，張偉，等：多元合金-碳化物粘結(jié)相對金剛石復(fù)合材料組織的影響
高陽，等：金剛石表面鍍Ti對Cu40Ni30Fe20Sn5Ti5/金剛石復(fù)合材料界面反應(yīng)行為的影響
（中國粉體網(wǎng)編輯整理/留白）
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