选区激光熔化Mar-M509合金成形性能及热处理工艺研究

针对选区激光熔化（SLM）成形Mar-M509合金进行了打印工艺参数优化,得到孔隙和微裂纹较少的优化工艺参数。并设计固溶、固溶+时效两种热处理制度,研究热处理对显微组织及力学性能的影响。与直接打印态样品相比,热处理主要导致两种析出相的产生,亮白色近圆形富Cr-Co碳化物颗粒和暗灰色不规则长条形富Ta-W碳化物。室温拉伸试验结果表明,沉积态样品表现出高的抗拉强度和屈服强度,固溶热处理后的抗拉强度降低500MPa,固溶+时效热处理后抗拉强度下降约350MPa。造成强度降低的主要原因是热处理过程中发生了晶粒粗化和残余应力消除。固溶处理后样品中析出物以富Cr- Co碳化物为主,少量大尺寸Ta-W碳化物沿晶界析出。固溶+时效处理后Ta-W碳化物含量增加,以沿晶界和晶内两种方式存在。热处理后材料塑性未得到改善,两种热处理制度均导致产生大量沿晶界析出的碳化物,推测会对材料塑性产生不利影响。为了改善SLM Mar-M509的强度和塑性,需通过热处理工艺对析出碳化物的尺寸和分布进一步调控。     

选区激光熔化成形尺寸对304L不锈钢点蚀性能的影响

采用选区激光熔化(SLM)技术制备304L不锈钢样品，通过改变样品的宽度和厚度使其具有不同的成形尺寸。模拟复杂结构零部件在成形过程中不同部位的尺寸和厚度的差异，研究了不同成形尺寸304L样品的显微组织和点蚀行为。结果表明：随着成形尺寸的增大点蚀坑的数量和面积随之增加。点蚀加剧的主要原因，是晶粒尺寸的增大和残余应力的累积。根据对微观组织结构和NETFABB残余应力的模拟计算结果，揭示了SLM成形尺寸-微观组织-腐蚀行为之间的关系。     

尺寸设计对选区激光熔化304L不锈钢显微组织与性能的影响

采用选区激光熔化(SLM)技术制备304L不锈钢样品，通过改变扫描道次(T)和打印层数(L)实现不同的温度梯度与凝固速率，研究尺寸效应对微观组织与力学性能的影响。具有不同T×L组合的SLM 304L不锈钢样品沿打印构建方向形成柱状晶组织，并且尺寸效应影响柱状晶结构。随尺寸增大，凝固组织沿散热方向择优生长的程度高，柱状晶的连续性更好，由低长径比的“米粒形”向近等轴的“短窄形”、进而向高长径比的“长条形”过渡，晶粒粗化现象明显。在较大尺寸样品中，随着不断远离基板也观察到了类似现象。尺寸效应对力学性能的影响主要体现在随着打印尺寸增加，材料的屈服强度下降而塑性延伸率上升，但当尺寸增加至一定程度后力学性能变化趋于稳定。尺寸效应对SLM 304L不锈钢的析出相组成和含量无明显影响。结果表明，影响力学性能的主要影响因素为柱状晶的尺寸和分布，在较大尺寸的样品中，“长条形”柱状晶占比高，导致材料强度降低而塑性增加。结合ANSYS ADDITIVE对凝固速率和温度梯度的模拟仿真结果，对尺寸效应通过影响凝固过程进而对材料微观组织和力学性能产生影响的机理进行了阐述。