论文导读：选择性激光烧结（SLS）是快速成型技术的一个重要分支，它以可加工材料的广泛、无需支撑等优点在原型制造、模具制造等方面得到了广泛的应用。本文采用选择性激光烧结工艺，烧结金属与粘结剂的混合物制作的“绿件”，经过两次烧结→熔渗的后序处理，使原型件的强度、密度、表面精度得到了极大的改善，可直接用于模具和电加工的电极。用金相显微镜观察试样熔渗前后的组织，并测其孔隙度。
关键词：快速成型,激光烧结,熔渗
选择性激光烧结（SLS）是快速成型技术的一个重要分支，它以可加工材料的广泛、无需支撑等优点在原型制造、模具制造等方面得到了广泛的应用。但是由于受到设备激光功率的限制，烧结材料多采用低熔点的石蜡、环氧聚脂等，直接烧结高熔点的金属材料很难实现。目前国内对烧结金属材料的尝试是以低熔点的材料作为粘结剂，将金属颗粒嵌接到一起，金属颗粒未有真正意义上的烧结。这种烧结件强度低、精度一般，表面相当粗糙，只能作为外观评估的模型。
本文采用选择性激光烧结工艺，烧结金属与粘结剂的混合物制作的“绿件”，经过两次烧结→熔渗的后序处理，使原型件的强度、密度、表面精度得到了极大的改善，可直接用于模具和电加工的电极。
1 实验方法
1.1 原料
试验采用–200目的还原铁粉，用环氧聚酯和少量的固化剂对其进行包衣处理，以不同的体积比混合，配比如表1。。熔渗材料为300目的铜粉，在100吨压机上压制成与试样同直径的压坯，压坯重量由试样所需的最终密度决定（本试验最终理论密度为8.7g/cm 3 ）。
表1试样组分比
 组分 试样 |
还原铁粉 |
环氧聚酯 |
固化剂 |
| V/V |
| 1# |
45% |
45% |
10% |
| 2# |
56% |
33% |
11% |
| 3# |
59% |
35% |
6% |
| 4# |
67% |
16% |
17% |
| 5# |
80% |
14% |
6% |
1.2 设备
用RAP-1型SLS快速激光烧结机床烧结“绿件”。金属熔渗采用两种装置，一是真空熔渗装置，如图1示，铜粉压坯与“绿件”叠放在一起，放置于不锈钢容器内，密封后抽真空，真空度为10 -2 毫米汞柱。从室温开始升温，至300℃保温2 h，将粘结剂烧尽。然后继续升温到930℃，保温2 h，最后随炉冷却到室温。二是粉末冶金生产常用的推进式烧结炉，保护气氛分解氨。。
1.3 物理性能测试和金相分析
试样尺寸φ20mm×10mm，测量烧结后的密度和尺寸收缩率。用金相显微镜观察试样熔渗前后的组织，并测其孔隙度。
2 实验结果与分析
2.1 真空熔渗装置的试验结果与分析
“绿件”在真空熔渗装置中处理的试验结果表明，该方法熔渗效果很不理想。因为在真空熔渗过程中有相当一部分金属挥发掉了，致使烧结件的密度达不到要求。尽管真空烧结有着种种优点，如降低烧结温度，改善液相烧结的浸润性等，但真空下的液相烧结，粘接金属的挥发损失是一个重要的问题，不仅改变和影响合金的最终成分
和组织，而且对烧结过程本身也起阻碍作用。
粘结金属在液态时的挥发速度不仅与蒸汽压和真空度有关，而且还与保温时间有关，是一个相当复杂的工艺问题，有待于今后作进一步的试验研究。
2.2激光烧结件后处理结果与分析
激光烧结所得到 “绿件”的第一次烧结在常用的温控炉中进行，于800℃下保温1 h，使原型件中的环氧聚酯完全挥发。这一过程中金属颗粒未有真正意义上的烧结。且由于无气氛保护，金属颗粒全部氧化，试样呈褐色，称为“褐件”。
“褐件”中存在的氧化物对后续的金属熔渗工艺会有较大的影响。因为这种氧化物与烧结气氛中的其它成分相互反应生成的气体会向孔隙外扩散，从而影响熔渗剂的渗入，使熔渗进行得不彻底。为保证后续金属熔渗工艺的顺利进行，必需经过第二次烧结去除“褐件”中的氧化杂质。第二次烧结在粉末冶金常用的推进式烧结炉中进行，烧结温度1080℃，保护气氛分解氨，保温时间2 h。图2为4#试样三次烧结后的金相组织(未浸蚀)，孔隙呈“连通网状”，该结构有利于熔渗过程的进行。
熔渗剂压坯与试样叠放在一起，送入推进式烧结炉，烧结温度1100℃，保护气氛分解氨，保温时间2 h。图3为试样熔渗后的金相组织(未浸蚀)。从图中可以看出，试样经熔渗处理，孔隙数量大大减少，仅存的孔隙为封闭孔，孔隙度5.2%。
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