激光重熔对SLM Ti6Al4V组织和性能的影响

首先针对选区激光熔化技术(SLM)成形过程中具有高的温度梯度和高的冷却速率,阐述热处理方法在解决残余应力、变形、孔隙缺陷等性能方面的耗时、耗费问题,基于重熔扫描在SLM过程中具有的潜在优势,系统性地研究初次扫描与重熔扫描成形性能异同。结合表面三维形貌和表面粗糙度,分析Ti6Al4V合金在初次扫描与重熔扫描下的表面质量异同机制;结合内部孔隙,分析Ti6Al4V合金在初次扫描与重熔扫描下的内部质量异同机制;结合微观组织与拉伸性能,分析了Ti6Al4V合金在初次扫描与重熔扫描下的组织、力学性能的异同机制。结果表明,两者的上表面组织都为针状马氏体α′,侧表面组织都由穿越多层凝固层的柱状晶β组成,但两者柱状晶的宽度不同。此外,重熔扫描的拉伸强度优于初次扫描的拉伸强度,且重熔扫描的断裂形貌中微观结构变大,韧窝数量减少。     

激光选区熔化成形Ti-6Al-4V钛合金的显微组织及性能

采用激光选区熔化成形技术制备了Ti-6Al-4V钛合金材料, 研究了Ti-6Al-4V成形态的组织特点, 并考察了退火处理对Ti-6Al-4V成形件显微组织及力学性能的影响。Ti-6Al-4V激光选区熔化成形试样的组织形态呈现沿堆积高度方向定向外延生长的粗大柱状晶组织, 晶内呈现典型的α+β板条组织。经退火处理后, 组织中α板条粗化, 成形试样的综合力学性能得到改善。     

间隔重熔对TC4选区激光熔化样件的影响研究

探究间隔重熔工艺对三维打印Ti-6Al-4V(TC4)样件成形质量的影响。在大层厚（150μm）成形提高样件成形效率的基础上,采取“表面重熔+内部间隔重熔”的优化工艺方式,以达到改善大层厚成形样件内部缺陷的目的。试验结果表明：与未重熔的样件相比,间隔重熔、逐层重熔样件对于表面质量改善效果显著,且二者差异较小。进行间隔一层重熔的样件,抗拉强度增加97.84 MPa,屈服强度增加了45.96 MPa,延伸率增加0.9%。从断口形貌看,间隔一层重熔样件除了孔洞数量略多于逐层重熔样件外,断裂特征均为河流状解理断裂及韧窝断裂,二者力学性能改善效果差异较小。研究同时发现：样件的显微组织与激光间隔重熔工艺方式有关,间隔一层重熔样件显微组织均匀致密,显微硬度最佳,达到442.1 HV0.3。     

热积累对激光直接成形Ti-6Al-4V组织和性能的影响

为了研究激光直接成形Ti-6Al-4V中热积累效应对其微观组织和力学性能的影响,采用对比试验的方法,制备了直径分别为5mm和10mm的两个圆柱试样及两组对比拉伸试样。直径为5mm的试样成形时热积累效应明显,底部和顶部的晶粒内部以马氏体'组织为主,中部的晶粒内部以针状组织为主;直径为10mm的试样热积累效较弱,自底部至顶部均以马氏体'组织为主。热积累效应强烈的一组拉伸试样拉伸强度略低于热积累效应不明显的一组试样,但塑性约为其3倍。结果表明,激光直接成形Ti-6Al-4V时强烈的热积累效应会降低冷却速率,使微观组织从马氏体'组织转变为针状组织,从而使其拉伸强度稍有降低,但塑性提高很多。     

热处理对激光熔化沉积TC17钛合金显微组织及力学性能的影响

激光熔化沉积(LMD)TC17钛合金在航空航天领域具有广阔的应用前景,其沉积态试样强度较高但塑性较差,为了改善其综合力学性能,首先对LMD TC17钛合金进行退火处理,结果表明随退火温度升高α相含量逐渐减小,α片层粗化,塑性升高而强度下降,且退火后LMD TC17钛合金拉伸性能未达到盘件技术标准。进一步研究固溶时效对其组织性能的影响,固溶温度升高将使初生α相(αP)相含量降低、αP片层粗化;时效温度升高使次生α相(αS)粗化。拉伸性能受αP、αS相含量、α片层厚度等因素影响,β基体上均匀弥散析出细小αS的组织将有利于提高强度,αP含量增加、组织粗化有利于提高塑性,通过800℃/4h固溶处理后水淬以及630℃/8h空冷热处理可以使LMD TC17钛合金获得较优的强塑性匹配,拉伸性能达到盘件技术标准。     

热处理对激光选区熔化MS1模具钢组织及力学性能的影响

利用激光选区熔化(selective laser melting,SLM)成形技术对MS1模具钢的成形工艺进行研究,获得了均匀致密的打印态试样.对打印态试样进行850℃×1h固溶+550℃×4h时效热处理,并分别对打印态和热处理态试样进行显微组织和力学性能分析.结果 表明:MS1模具钢的SLM打印态的合金组织主要由板条...     

SLM成形TC4钛合金高温拉伸力学性能及断裂机制分析

研究了选区激光熔化(SLM)成形TC4钛合金室温拉伸及高温拉伸力学性能和微观组织,以及高温拉伸断口形貌和气孔形成原因.结果表明:SLM成形TC4钛合金沉积态试样性能呈现强度高而塑性低的特点;经过800℃、4 h真空退火处理后,室温拉伸力学性能达到同牌号锻件水平.在400℃、500℃和600℃高温拉伸条件下,沉积态试样高...     

Ti-6Al-4Cr（Mo）合金热处理显微组织的研究

本文采用扫描电镜与透射电镜分析研究了Ti-6Al-4Cr和Ti-6Al-4Mo合金固溶和时效过程中显微组织的变化。结果表明：Ti-6Al-4Cr和Ti-6Al-4Mo合金经过相似的两相区固溶处理后,组织差别较大;两种合金经过β相区固溶后再时效,形成典型的魏氏组织,且硬度值较两相区处理的样品有很大提高;两种合金在相同热处理制度下,硬度值变化趋势相似,但前者的硬度值明显大于后者;Ti-6Al-4Cr合金在各种热处理条件下都有富Cr的固溶体区产生,经过1000℃/45min/空冷＋600℃/2h/空冷处理后,有Laves相和界面相析出。     

激光选区熔化Ti-1023合金微观组织及力学性能研究

采用真空电弧熔炼（VAM）和激光选区熔化（SLM）技术制备了Ti-1023合金试样,并对其组织性能进行了测试分析。结果表明：SLM快速冷却条件抑制了β→α的相变过程,形成了全β相组织,而VAM试样由α+β双相组织构成。虽然SLM样品缺少高硬度α相,但快速冷却条件带来的高密度位错阻碍了位错运动,使得其屈服强度与VAM试样相近。α/β相界面会阻碍位错滑移,从而导致塑性降低,而SLM试样全β相组织可避免α/β界面的产生,并在变形中产生了应力诱导马氏体相变,使得断裂延伸率提升至VAM试样的5倍以上。     

(Er-Zr)对SLM制备车用Al-12Si合金组织演变及性能强化的影响

为了提高SLM成形Al-12Si合金的综合性能,通过气雾处理方式加入Er、Zr元素后进行SLM制备Al-12Si-(Er-Zr)合金。通过试验测试手段研究其微观结构、物理力学特性等指标,深入分析Er与Zr元素在Al-12Si-(Er-Zr)合金SLM加工过程中的强化作用机制。研究结果表明：在能量密度达到57.5 J/mm³时,合金获得99.2%的最高相对密度。SLM制备Al-12Si-(Er-Zr)合金中存在灰色Al与白色共晶Si组织,呈网状分布形态特征,Er、Zr元素可以对Al-12Si-(Er-Zr)合金起到明显晶粒细化的效果。与Al-12Si合金相比,SLM制备Al-12Si-(Er-Zr)合金硬度增大了26.1%,合金拉伸强度增大20%,屈服强度增大27%,伸长率变化不明显。SLM制备Al-12Si-(Er-Zr)合金晶粒都达到较大的Schmid因子,含有更多的高Taylor因子,更高比例Brass冷轧织构和Copper拉伸织构,使Al-12Si-(Er-Zr)合金获得更高的力学强度。     

在线稳恒磁场对激光选区熔化成形GH3536组织和性能各向异性的影响

研究了外加在线稳恒磁场对激光选区熔化（Selective Laser Melting, SLM）成形GH3536合金组织及力学性能各向异性的影响。设计了可作用于激光选区熔化成形台面的在线磁场发生装置,可产生最大强度为0.3 T、竖直向上的稳恒磁场。当无磁场和施加0.1 T、0.3 T磁场时,对成形试样进行了微观表征和拉伸试验。结果表明：随着磁场强度的增加,试样致密度由96.4%升高至98.8%,晶粒取向逐渐由强（001）取向转变为（001）、（101）和（111）的均匀取向。在0.1 T磁场下,试样沿沉积方向的织构指数由6.843下降至6.363;在0.3 T磁场下,织构指数下降至5.718。在稳恒磁场的作用下,试样沿扫描和沉积方向的抗拉强度及延伸率差异有明显改善。在0.1 T磁场下,强度和延伸率差异相对于无磁场时分别减小了14.1%和11.1%;在0.3 T磁场下,则减小了47.5%和55.3%。理论分析与计算认为,晶粒取向和性能各向异性的改变主要是由于外加磁场产生了10⁵ N/m³量级的热电磁力,进而枝晶生长方向发生改变。     

Al含量对SLM制备原位自生Ti-Ti3Al复合材料力学性能的影响

利用原位合成的思路制备Ti-Ti3Al金属复合材料是提高钛基复合材料性能的好方法.通过选区激光熔化(SLM)技术和原位合成技术对不同混合比例的Ti-AlSi10Mg复合粉末进行成形试验,研究Al含量对SLM制备原位自生Ti-Ti3Al金属复合材料显微组织和力学性能的影响,并分析其物相、显微组织、显微硬度、耐磨性和拉伸压...     

激光扫描角度对SLM成形316L不锈钢组织性能的影响

采用光学显微镜和电子背散射衍射技术(electron backscattered diffraction,EBSD),观察分析了激光选区熔化(selective laser melting,SLM)快速成形工艺在不同扫描角度下316L不锈钢的显微组织和晶体取向,研究了扫描角度与熔池生成、凝固的关系,以及与拉伸强度和延伸...     

基于无量纲工艺图的激光熔化沉积制备Ti6Al4V工艺与性能研究

如何高效获取合适的工艺参数进行激光熔化沉积（LMD）制造高性能零件是一项艰巨的挑战。提出了一种有效进行参数选择的方法,建立了基于LMD工艺的无量纲参数组,利用文献中获取的LMD工艺数据构建无量纲工艺图,确定了本试验LMD制备Ti6Al4V的工艺范围。利用正交试验研究了不同激光功率q、扫描速率v和扫描间距h组合下的无量纲等效能量密度E^*₀对LMD制备Ti6Al4V块状试样组织和性能的影响。结果表明,LMD制备的试样呈现出明显的柱状晶外延生长特点,柱状晶的宽度随E^*₀增加而增大。在通过无量纲工艺图确定的最优参数E^*₀=3.74下LMD制备的Ti6Al4V试样无熔合缺陷,硬度为391.7 HV,抗拉强度为963 MPa,延伸率为13.4%。结果表明,利用构建的无量纲工艺图缩小工艺参数范围,可以获得综合力学性能优良的样件。     

激光喷丸对Ti-6Al-4V钛合金中高温性能影响研究

为了研究激光喷丸对中高温条件下Ti-6Al-4V钛合金残余应力、微观硬度及金相组织演变的影响,采用高功率、短脉冲Nd:YAG激光器对Ti-6Al-4V钛合金表面进行了激光冲击,并将冲击后的试样分别置于400℃,500℃,550℃和600℃的温度下进行了1h的保温处理。利用X射线衍射仪对强化区域的残余应力进行了检测,通过扫描电镜及透射电镜对微观组织进行表征,探究了强化效果与晶粒尺寸、位错运动间的联系。结果表明,激光喷丸处理在试样表层诱导产生较大幅值残余压应力,显微硬度提高;经550℃热处理1h后,残余应力影响层深约为100μm;经400℃、600℃热处理1h后,试样表层微观硬度分别下降了8.3HV和20.1HV;热处理后,晶粒尺寸总体呈现增大趋势。激光喷丸处理可以有效提高Ti-6Al-4V钛合金中高温力学性能。     

扫描策略对选区激光熔化钴铬合金组织和性能的影响

为评估扫描策略对选区激光熔化(SLM)钴铬合金孔隙率、微观形貌、力学性能的影响,在工艺参数相同的条件下,采用三种扫描策略,即层内扫描为:条形扫描、平面扫描和棋盘扫描,层间旋转67°的扫描方式成型SLM钴铬合金。结果表明:与条形和棋盘试样相比,可以明显看到平面试样孔隙少,说明致密度好。在微观形貌方面,三者差异很小,熔池紧密搭接,只是熔池宽度和深度略有不同。在机械性能方面,可以发现平面扫描得到的试样硬度、抗拉强度和屈服强度均高于其他两种扫描试样,延伸率也明显得到提高。摩擦磨损试验中,条形试样耐磨性最优,平面试样与其相近,棋盘试样耐磨性最差。通过综合分析,本次研究中平面扫描得到的试样整体效果最佳。     

选区激光熔化成形Ti6Al4V制件的断裂机制研究

选区激光熔化成形过程中的加工参数对其制件的性能有重要的影响,因此,研究了选区激光熔化加工过程中不同扫描速度和不同激光功率对成形的Ti6Al4V合金制件的性能的影响,主要包括制件的断裂行为,并从其微观组织结构着手,研究了Ti6Al4V合金制件的断裂机制.试验结果表明:在不同的加工参数下,制备的Ti6Al4V合金制件的断口...