摘要：采用高功率CO2激光烧结金刚石微粉与金属粉末压坯，研究了激光参数对金刚石微粉与金属粉末结合性能的影响，分析了烧结体的烧结性能及耐磨性，结果表明：光斑直径为8.5mm时，在激光功率550W、扫描速度1100mm/min烧结条件下可获得金刚石颗粒、金属粉末二者具有最佳结合性能的烧结体。
关键词：激光烧结；金刚石微粉压坯；工艺参数；工艺与机理
1. 激光烧结参数
1.1激光功率
在功率低于550W时，由于扫描速度相对较快而激光功率较低，粉末压坯中低熔点金属元素被加热温度较低，来不及达到熔点温度，各种金属元素还处于原始接触阶段，因此抗拉强度较低。随着激光功率P的增大，单位时间内粉末被加热的温度更高，低熔点金属元素部分微熔，将其周围的金属粉末包裹在一起，使得烧结件的抗拉强度得到了提高。在激光功率达到550W时，得到较好的烧结效果，烧结件具有最大的抗拉强度。而当激光功率P超过550W时，烧结件表面部分呈绿色，为锡青铜的氧化产物，说明由于功率过高，出现了烧损现象[1-3]。
1.2 光束扫描速度
同样，保持激光功率P=550W，光束扫描速度v按照880 mm/min、1100 mm/min、1320 mm/min、1540 mm/min、1760 mm/min變化，来考察扫描速度v对烧结件抗拉强度的影响。
光束扫描速度v超过1100mm/min时，烧结件的抗拉强度将随扫描速度v的增大而降低；而当扫描速度v小于1100 mm/min时，烧结件的抗拉强度又急剧降低。
扫描速度小于1100 mm/min时，由于激光功率相对较高，导致单位时间内粉末材料吸收的激光能量较高、粉末温度升高过快，从而使得低熔点金属元素部分烧损，部分表面呈绿色。扫描速度为1100 mm/min时，得到较好的烧结效果，烧结件具有最大的抗拉强度。而当扫描速度高于1100 mm/min时，低熔点金属元素在单位时间内又得不到充分加热，不能充分熔化以结合四周的金属粉末颗粒，烧结件抗拉强度降低。
2.烧结体性能分析
由第二节分析可知，金刚石微粉压坯在P=550W，v=1100mm/min的激光工艺参数下，具有最优的抗拉强度和致密度。为此，选择该工艺参数下的烧结体进行微观组织分析。
在上图中，烧结体横断面基本上已看不到以原始状态存在的金属粉末，高熔点金属粉末被完全包覆在低熔点金属粉末内，烧结效果良好。当然，由于烧结所固有的特点，烧结体无法达到纯金属的致密度，不可避免地存在较多孔隙。另外还在横断面上发现了较多坑洼——“韧窝”[4-5]，表明了烧结件的断裂为塑性层状撕裂，烧结体具有良好的抗拉性能。
低熔点Cu-Sn液相流动方向也清晰可辨；未熔化高熔点金属粉末颗粒分布较均匀，粉末颗粒间的孔隙基本已全部被填满，颗粒间通过凝固的低熔点Cu-Sn粘结在一起，致密性较好。在颗粒间小孔隙消失的同时，在周边出现了较大的孔洞。
这是因为：低熔点Cu-Sn合金元素熔化后，形成液相，在激光继续作用下，液相流动性和渗透能力大大加强，液相金属很容易填充入高熔点颗粒间的孔隙；同时，液相原子自身的扩散速度和高熔点固相颗粒在液相中的扩散都加快，传质也加快，通过颗粒边界溶解圆润化和固溶沉淀等作用进一步优化颗粒的形状和重排位置[6-8]。此外，由于压坯局部区域成分非均匀性和液相的凝固收缩，使某些区域液相金属流失，形成孔洞。
3.结论
1、采用不同粉末配方、不同激光工艺参数对金刚石微粉压坯进行烧结试验研究表明：光斑直径为8.5mm时，在激光功率550W、扫描速度1100mm/min烧结条件下，微粉工具具有最佳的烧结性能。
2、借助扫描电镜（SEM）对烧结件进行了微观分析知：高熔点金属颗粒通过凝固的低熔点Cu-Sn粘结在一起，粉末颗粒间的孔隙基本已全部被填满，烧结体具有良好的致密性和抗拉性能。从而提高烧结体耐磨性能。
参考文献
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