3D打印纯钨防散射栅格的工艺及性能研究

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　　3D钨金属打印

　　防散射栅格是CT 医疗影像设备中的关键组件，其作用是吸收和过滤从CT探测中散射、折射溢出的X射线，提高CT影像的质量。防散射栅格对安全性、结构稳定性等要求高，因此对产品的强度、精度、遮光度、吸收辐射能力有较高的要求。

　　防散射栅格一般使用纯钨材料制成, 然而钨是一种难加工金属。基于粉末床激光熔融工艺的金属3D打印技术，能够制造复杂的几何形状，对于防散射栅格的加工来说是一种不错的选择。但是在纯钨防散射栅格的增材制造过程中需克服裂纹、强度等挑战。

　　为探究粉末床激光选区熔融3D打印技术成形纯钨防散射栅格的最佳工艺参数，《稀有金属》期刊发表的《激光选区熔化纯钨防散射栅格的工艺及性能研究》一文研究了不同工艺参数对于栅格试样的表面粗糙度、熔道厚度、压缩力学性能以及钨实体试样致密度、微观组织的影响规律。

　　研究发现，栅格试样的表面粗糙度会随着激光功率和扫描速度的增加而增加，过高的激光功率容易产生球化现象。此外，激光功率的增加以及扫描速度的减小都会使得熔道的厚度尺寸增加，在200W激光功率以及500mm·s-1 扫描速度工艺条件下熔道厚度最为接近100μm的预设值。压缩测试结果表明，纯钨薄壁栅格件的抗压强度会随着激光功率的增加以及扫描速度的减小而增加，且试样最大抗压强度达到了172MPa。实体试样的致密度会随着激光扫描速度增加而减小，并且随着激光功率的增加先增大再减小，最终在375W激光功率以及500mm·s-1 扫描速度工艺条件下获得98.36%的最大致密度。其构建方向组织多为柱状晶粒，并且晶粒会随着激光功率的减小以及扫描速度的增加而细化。最后根据探究的工艺参数对栅格熔道形貌及厚度尺寸的影响规律，通过工艺优化，在210 W-600 mm·s -1 以及375W-500mm·s -1 条件下分别成形了防散射栅格的栅格和实体部分，成功打印的栅格熔道形貌较好、且具有较高的成形精度((100±10)μm)。