w-cu复合材料选区激光熔化成形工艺与特性研究

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1、中文图书分类号：ＴＧ６６９密级：公开ＵＤＣ：６２０学校代码：１０００５ＢＥＩＩＮＧＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＯＦＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＪ博士学位论文ＤＯＣＴＯＲＡＬＤＩＳＳＥＲＴＡＴＩＯＮ论文题目－Ｃｕ复合材：Ｗ料选区激光熔化成形工艺与特性研究论文作者：闫岸如学科：光学工程指导教师：王智勇研究员论文提交日期＝２０１７年５月ＵＤＣ：６２０学校代码：１０００５中文图书分类号：ＴＧ６６９学号：Ｂ２０１３１３０１３密级：公开北京工业大学工学博

2、士学位论文－Ｃｕ题目：Ｗ复合材料选区激光熔化成形工艺与特性研究ｅｓｅａｒｃｈｏｎｈｅｆｏｒｍ－英文题目：ＲｔｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓａｎｄｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆＷＣｕｃｏｍｐｏｓｉｔｅｆａｂｒｉｃａｔｅｄｂｙｓｅｌｅｃｔｉｖｅｌａｓｅｒｍｅｌｔｉｎｇ论文作者：闫岸如学科专业：光学工程研究方向：激光先进制造申请学位：工学博士指导教师：王智勇研究员所在单位：激光工程研究学院答辩日期：２０１７年５月授予学位单位：北京工业大学独创性声明本人声明所呈交的论文

3、是我个人在导师指导下进行的研宄工作及取得的研宄成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研宄成果，也不包含为获得北京工业大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料一。与我同工作的同志对本研宄所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。签名：闫岸如日期：２０１７年５月２０日关于论文使用授权的说明本人完全了解北京工业大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部或部

4、分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。（保密的论文在解密后应遵守此规定）签名：闫岸如日期：２０１７年５月２０日２０１７５２０导师签名：王智勇日期：年月日摘要摘要随着大规模集成电路和大功率电子器件产业的迅速发展，对高导热、低热膨一胀系数封装材料的需求日益迫切。般而言，金属材料难以兼具高导热系数与低一－热膨胀系数。但是ＷＣｕ复合材料解决了这矛盾，同时具有高导热、低热膨胀－系数的优异性能，是首选的电子封装材料。ＷＣｕ复合材料用作电子封装材料时，往往具有复杂的设

5、计结构、更高的表面精度、更高的致密度等要求，限制了传统－加工方式的应用。因此，开发ＷＣｕ复合材料的先进制造技术是目前备受关注的研宄热点。一选区激光熔化成形技术是种基于增材制造理念的新型成形技术，其在不借助其它工装夹具与模具的情况下，利用高能激光束作用于粉末材料上逐层成形任意形状的三维零件，经过后处理后，所形成的零件具有优异的物理、机械性能。Ｗ－因此，将选区激光熔化成形技术应用于Ｃｕ复合材料成形具有得天独厚的优势。本文以Ｗ－Ｃｕ复合材料和添加了烧结活化剂Ｎ－Ｎｉ－ｉ的ＷＣｕ复合材料为研宄对象，采用选

6、区激光熔化成形技术，系统地研宄了粉末特征参数（粉末形状、粒度、振实密度、松装密度等）和工艺参数（激光功率、扫描速度、扫描线长度、－Ｃｕ复合材料成形性搭接率等）对Ｗ、微观组织及物理性能的影响，并探讨了激光熔化成形过程中的成形机制演变。由于球形Ｗ粉末价格昂贵，为了在工业应－用中实现低成本化，在非球形ＷＣｕ混合粉末中添加烧结活化剂Ｍ粉末，结合－Ｎｉ－温度场数值模拟与试验验证，分析ＷＣｕ合金的熔化模式，以及成形缺陷产生的原因，论证Ｍ作为成形电子封装材料过程中烧结活化剂的可行性。６０Ｗ－Ｃｕ－－针对不同粉末特征

7、参数的、７０ＷＣｕ和７５ＷＣｕ三种复合材料开展选区激光熔化成形性研宄。混合粉末为球形时获得的致密度高于不规则块状粉末时获得的致密度，远高于不规则层片状粉末获得的致密度。随着Ｗ含量上升，Ｗ－Ｃｕ表面球化加重，显微组织中Ｗ颗粒联接与团聚现象增加，且球形度越高Ｗ和Ｃｕ之间结合越紧密。成形试样在ｘ和ｙ方向均发生了膨胀，在ｚ向发生了收缩，膨胀量和收缩量都是采用球形粉末＜块状粉末＜片状粉末。试样中基体Ｃｕ上的显微硬度随着Ｗ含量增加而上升，Ｗ的弥散分布有利于增加基体硬度。通过理论计算与试验观察分析６０Ｗ－７０Ｗ－７

8、５Ｗ－，确定选区激光熔化成形Ｃｕ、Ｃｕ和Ｃｕ复合材料的成形机制为液相烧结机制。８０Ｗ－对于球形粉末混合的ＣＵ进行选区激光熔化成形，研宄了工艺参数对其“体成形致密度的作用和对显微组织的影响规律。对激光加工中常用评估参数能”量密度存在的问题加以分析，