碳化钨-钴（WC-Co）凭借其不凡的硬度与耐磨性被平庸用于制造工业上的切削器具、钻探设立、耐磨部件。可是，恰是由于这种材料在硬度和耐磨性上的优异性能，为加工带来了广泛挑战。

现在主流WC-Co部件制造工艺是粉末冶金，即通过将WC与Co粉末搀和，经高压成型与高温烧结进行制备。通过这一工艺天然可获得组织细腻、性能优良的成品，但在制备大尺寸或复杂结构零件时，材料欺诈率低、工序复杂、本钱居高不下，尤其是在仅局部需要高耐磨性的应用中（如机械加工刀具刃口），合座使用硬质合金会形成严重的材料奢华。因此，开采一种经济高效的新式成形本领大势所趋。

凭据3D科学谷的市集不雅察，日本广岛大学与三菱材料硬质合金公司的商讨团队暴虐一种衔尾增材制造（3D打印）本领与热丝激光发射工艺的WC-Co材料制造新要道，旨在杀青WC-Co材料的近净成形，在保证其中枢地能的同期，大幅缩小材料损耗与制形本钱。

干系恶果已在线发表于《International Journal of Refractory Metals and Hard Materials》期刊。

论文贯穿：

https://doi.org/10.1016/j.addma.2025.104958

商讨要道与工艺筹办

这项商讨改变性地禁受热丝激光发射增材制造本领，系统辩论了两种不同的激光与材料交互政策：

棒材指令法

激光光斑（2.3 mm × 3.0 mm）径直发射于硬质合金棒材尖端，棒材的进给标的主导成形旅途。此要道中，激光热量同期作用于棒材与已千里积的基体。

激光指令法

激光指令法默示图，开头：Hiroshima University

禁受较小直径（φ2.0 mm）的激光光斑，乐鱼体育官方网站聚焦于硬质合金棒材底部与基材（本商讨中为铁）之间的区域。激光扫描旅途先行，溶化局部基材形成熔池，随后软化的棒材被送入其中进行千里积。

3D科学谷了解到，两种工艺阶梯的中枢共同点都是通过精准的热输入抵制杀青材料的“软化”而非“王人备溶化”。这一机制旨在保留原始棒材中精细的WC晶粒结构，幸免因过热导致的晶粒长大、WC瓦解（生成脆性W2C相）等颓势。

为杀青高效、可控的软化，商讨引入了热丝预热本领：在激光发射前，通过脉冲电流（频率100 Hz，占空比50%）对直径为2.7mm的硬质合金棒材进行电阻预热，使其温度接近但低于王人备溶化的景象。这种神志显赫缩小了成形所需的激光能量输入，进步了材料千里积效用与经由踏实性。扫数成形经由在氩气保护（流量30L/min）下进行，以正式高温氧化。

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要害改变与本领碎裂

针对激光指令法在径直千里积时出现的界面衔尾与身分稀释问题，商讨团队暴虐了引入镍基合金算作中间层的优化决议。该中间层禁受疏浚的热丝激光工艺事先制备于钢基体上，厚度约2mm，热影响区窄，杀青了与基体的细密冶金衔尾。随后，硬质合金在中间层上进行千里积。这一筹办有用闭幕了铁基体元素对硬质合金组织的负面影响，并提供了更好的润湿性与应力缓冲。通过禁受更大的矩形激光光斑（1.6 mm× 6.0 mm）并优化工艺参数（如表2中决议c所示），到手杀青了硬质合金在中间层上的高质料千里积。

禁受激光指令法并镶嵌镍基合金中间层制备的硬质合金模具成型末期扫描电镜图像

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