激光功率与扫描速度对选区激光熔化钴铬合金组织性能的影响

目的 明确选区激光熔化钴铬合金中激光线能量密度、激光功率和激光扫描速度对成形件组织、性能的影响,探究优化工艺参数的方法。方法 基于ANSYS有限元软件模拟选区激光熔化过程中熔池尺寸的基础上,通过金相显微镜分析了熔池尺寸和显微组织,电子背散射衍射分析了晶粒尺寸,使用力学试验机和洛氏硬度计研究了试样的力学性能。结果 随着线能量密度降低,成形件的熔池尺寸、晶粒大小、冷却速度和力学性能降低。但在激光线线能量密度为0.242 J/mm的条件下,扫描速度为1 200 mm/s时成形试样的致密度为98.7%,抗拉强度为867 MPa,延伸率为6.5%,其力学性能均高于扫描速度为950 mm/s时成形的试样,与线能量密度更高的0.263 J/mm成形条件下250 W+950 mm/s的成形试样力学性能相近。结论 激光线能量密度是影响选区激光熔化钴铬合金熔池尺寸和组织性能的关键因素,但熔池尺寸与激光线能量密度没有线性关系。相同的线能量密度下,增加激光扫描速度,有利于获得大的熔池尺寸和冷却速度,提高成形件的致密度和降低晶粒尺寸,最终使成形件力学性能提高。     

热处理对选区激光熔化钴铬合金组织与性能的影响

为明确热处理对选区激光熔化(SLM)钴铬合金成形件组织、性能的影响,利用OM、SEM、XRD、EBSD、EPMA、力学性能和电化学测试研究了激光功率为290 W、扫描速度为950 mm/s下SLM成形的钴铬合金在1150℃保温6 h的热处理前后的微观组织和性能变化。结果表明,钴铬合金成形件经过热处理后,典型熔池形貌消失,可在晶界和晶内观察到明显析出的碳化物,晶粒由粗大的柱状晶转变为细小的等轴晶,耐腐蚀性能降低,硬度变化较小,而伸长率提高约30%。通过热处理可以获得均匀的微观组织,提高γ相的体积分数,提升成形件的塑性,但会降低成形件电化学腐蚀性能。     

热累积效应对选区激光熔化钴铬合金组织和性能的影响

为研究选区激光熔化成形过程中热累积效应对0°和90°两种构建方向性能的影响，在ANSYS模拟熔池尺寸和热累积效应的基础上，通过试验分析0°和90°两种构建方向的熔池尺寸、致密度、XRD、微观组织和力学性能的差异。结果表明，在相同体能量密度条件下，垂直构建成形件的热累积效应要高于水平构建成形件，使其熔池尺寸和γ相含量高于水平构建成形，进而使两种构建方向成形件致密度和力学性能产生差异；同时，由于热累积效应的影响，垂直构建成形件的γ相含量随成形高度的变化而变化。