激光熔凝316L不锈钢的摩擦学性能研究

采用光纤激光器对316L不锈钢表面进行熔凝处理,研究了熔凝层微观组织演变及其摩擦学性能。结果表明：通过激光熔凝可在316L不锈钢表面获得冶金质量良好、无孔隙裂纹、厚度为500μm的熔凝层。与原始试样相比,激光熔凝处理使其表层从顶部至底部依次形成等轴晶、树枝晶与柱状晶的梯度细化组织,显微硬度提高约73.9%,摩擦因数降低约37.8%,磨损量降低约38.5%,磨损机制从磨粒磨损与黏着磨损转为轻微的磨粒磨损,表明其耐磨损性能经激光熔凝处理后得到明显提升。     

选区激光熔化成形316L不锈钢的显微组织结构

利用光学显微镜(OM)、X射线衍射(XRD)、电子背散射衍射(EBSD)等方法,对比研究了热轧和选区激光熔化(SLM)成形316L不锈钢水平面(X-Y面)和建造面(X-Z面)显微组织特征。结果表明,两种方法制备的316L不锈钢均主要由奥氏体相组成。与轧制合金相比,SLM制备的316L不锈钢有着更多的低角度晶界和亚晶界,位错密度更大。其中,SLM成形316L不锈钢X-Y面存在平行于(110)方向上的织构,X-Z面存在平行于(001)方向上的织构。X-Y面上晶粒取向偏离(001)方向,可能与重熔过程中复杂的热流有关;X-Z面在(001)方向上存在织构且在(001)的织构指数最大,这是因为在SLM成形过程中,晶体的生长方式与建造方向平行,且晶粒沿着(001)方向散热最快,因此晶粒沿(001)方向呈择优生长。     

316L不锈钢双激光选区熔化成形性能研究

为了研究不同的扫描模式对激光选区熔化（SLM）成形质量的影响,采用自主研发的双激光同步扫描激光选区熔化设备,在单激光扫描、双激光低功率同步扫描、双激光高速同步扫描模式下制备了316L不锈钢样件,对比了三种模式下的成形质量,分析了三种模式下飞溅形态、熔池形貌以及样件力学性能的差异。结果表明：采用双激光低功率（110 W）同步扫描时,由反冲压力引起的飞溅增多,熔池尺寸均匀且排列整齐;随着单束激光功率从95 W提升至120 W,样件的致密度从98.91%提升至99.32%;样件的微观组织主要由宽度为0.65～0.75μm的柱状亚晶与等轴亚晶组成。采用双激光高速（2000 mm/s）同步扫描时,熔池深宽发生较大变化,搭接率由单激光扫描时的30%提升至50%以上,柱状亚晶的平均尺寸由单激光扫描时的0.50μm降到0.35μm。两种双激光同步扫描模式下成形样件的力学性能与单激光扫描模式下的相当,致密度达到99%以上,抗拉强度均超过720 MPa,延伸率超过40%。双激光高速同步扫描使得成形效率相较单激光扫描提升了一倍,为大尺寸激光选区熔化设备的扫描策略设计提供了新思路。     

工艺参数对激光快速成型316L不锈钢组织性能的影响

采用激光快速成型技术制备了316L不锈钢零件,研究了激光功率对激光快速成型不锈钢零件组织、性能的影响。研究结果表明,激光功率≤900W条件下,所成型的不锈钢薄壁墙的组织为枝晶组织,当激光功率升高到1150W时,枝晶组织变得更短。机械性能测试结果显示,在各激光功率下制备的不锈钢薄壁墙的机械性能均可满足实际使用要求。     

316L不锈钢激光熔覆WC/Ni熔覆层组织与性能研究

采用XL-F2000W光纤激光器,在316L不锈钢表面,利用激光熔覆技术,制备不同质量分数的Ni/WC合金涂层。借助光学显微镜、显微硬度计、电化学测试方法进行熔覆层的显微组织、硬度及耐腐蚀性检测及分析。结果表明,试验得到的熔覆涂层冶金结合良好,组织均匀、致密,且没有热裂纹和气孔等缺陷。熔覆层平均硬度达基体的2.2倍以上,并且随着WC质量分数的增加逐渐增加。当WC质量分数为40%时,熔覆层的耐蚀性最优。     

增材316L不锈钢的激光冲击强化研究

增材制造与激光冲击强化技术相结合,以提高增材制造打印产品的力学性能。本文以316L不锈钢粉末为实验原料,通过同轴送粉式增材制造工艺获得实验试件;利用SIA LSP 23系列激光冲击强化系统在不同激光能量下对增材316L不锈钢试件进行处理,研究了增材316L不锈钢实验试件激光冲击强化处理前后的残余应力、显微硬度和抗拉强度。经激光冲击强化处理,增材316L不锈钢近表面引入了残余压应力、并伴随着显微硬度和抗拉强度的显著提高;所引入的残余压应力、显微硬度和抗拉强度随激光能量的增加而增加,表明较高的激光能量能够获得较好的激光冲击强化效果;激光冲击强化作用后的增材316L不锈钢的截面显微硬度分布规律与残余应力分布规律类似,但显微硬化层深度要比残余压应力层深度要深0.15～0.25mm。激光冲击强化可作为一项后处理技术用来提高增材制造打印产品的力学性能。     

选区激光熔化316L不锈钢成形工艺与性能研究

选择低成本的316L不锈钢旧粉进行选区激光熔化(SLM)成形,拟通过工艺参数优化和热处理来提高产品的性能.采用平均粒径为27.6μm的316L不锈钢旧粉,在不同的工艺参数下制备多组试样,然后进行微观形貌观察和力学性能测试;选取成形性能较优的试样,研究不同冷却方式的热处理工艺对试样力学性能、耐蚀性以及组成相的影响.研究结...     

体激光能量密度对选区激光熔化316L不锈钢各向异性的影响

在激光旋转角度为73°,粉层厚度为30μm的条件下,采用选区激光熔化工艺快速成形316L不锈钢,研究了体激光能量密度及成形方向对成形件组织、性能各向异性的影响。结果表明:成形方向对力学性能的影响极大,力学性能的各向异性随组织的各向异性而变;随着体激光能量密度增加,熔池表面趋于平整,x和y向成形件的晶粒生长方向单一,z向成形件的晶粒生长取向明显;当体激光能量密度为65~85 J·mm^-3时,晶体生长方向与堆积方向一致,抗拉强度和断后伸长率最佳。可以利用体激光能量密度控制成形件的组织及性能。     

300M钢激光熔覆316L不锈钢修复层组织及性能研究

通过对300M钢表面激光熔覆316L不锈钢修复的实验研究,探究激光熔覆修复层的组织及性能,本文在前期实验的基础上,选用316L不锈钢粉末作为熔覆材料,开展变功率激光熔覆对比实验研究.采用金相分析、EDS分析、XRD分析、电化学分析的方法,研究了不同激光功率对熔覆层宏/微观组织、显微硬度和耐蚀性能的影响.结果表明:当激光...     

增材制造316L不锈钢组织各向异性对耐蚀性能的影响

以激光选区熔化（SLM）技术制备的316L不锈钢为研究对象,重点研究了打印件组织的各向异性对耐蚀性能的影响。致密测试结果表明,打印件的体致密度为99.38%,接近锻压件（99.70%）。微观组织检测发现,打印件的微观组织在不同方向上存在明显的各向异性,XOY面中（101）取向的晶粒较多,而YOZ面中（111）取向的晶粒更多,这很好地解释了打印件中XOY面的耐蚀性能优于YOZ面的原因;打印件的平均晶粒尺寸（7.35μm）比锻压件（50～100μm）小一个数量级,这解释了打印件两个面的耐蚀性能均优于锻压件的原因。腐蚀后夹杂物形貌及能谱仪分析结果表明：打印件XOY面的夹杂物尺寸最小,YOZ面的稍大,夹杂物周边基体没有明显腐蚀;而锻压件中的夹杂物尺寸大,夹杂物周边基体严重腐蚀,夹杂物与基体间出现明显的腐蚀孔洞。     

激光熔覆316L不锈钢涂层的结构与腐蚀性能

使用激光多道搭接法在45#钢基底表面熔覆316L不锈钢粉末涂层,对比研究了激光涂层和对应商用棒材的微观结构及其分别在2mol NaCl,1mol FeCl3和0.5mol HCl溶液中的阳极极化腐蚀行为。结果表明,单层激光熔覆粉末涂层受基底钢材稀释的影响,涂层最终的微观结构由马氏体和极少量的奥氏体组成。激光熔覆粉末涂层和商用棒材在上述溶液中表现出相似的极化行为,阳极极化和阴极极化的超电位都遵循Tafel关系,表现出很好的钝化性能和点蚀抗力。与商用棒材相比,涂层材料的自腐蚀电流大、自腐蚀电位低、极化电阻小、抗腐蚀能力略有下降。     

316L不锈钢粉末选区激光熔化成型致密化研究

为了研究选区激光熔化所加工的316L不锈钢成型件的致密度与工艺参量之间的关系,在自主研发的选区激光熔化成型设备DiMetal-280上,采用316L不锈钢粉末,用层间互错扫描方式以及不同扫描间距、扫描速率和扫描功率成型若干样块;在显微镜下观察样块形貌加以分析,并采用排水法测试样块致密度。结果表明,在合适工艺范围内,采用层间互错扫描方式有利于提高致密度;随着扫描间距的增大,熔道间搭接方式发生变化,致密度会减小;当扫描速率过小或过大时,致密度会减小;在加工初期时的实际铺粉厚度的变化也会导致致密度减小。该研究为进一步提高316L不锈钢选区激光熔化成型件的致密度奠定了基础。     

激光选区熔化成形316L不锈钢组织和力学性能分析

为了综合评价激光选区熔化成形316L不锈钢的力学性能,制备了不同成形方向的316 L不锈钢试样,观察了试样微观组织,测试了其拉伸性能、布氏硬度、冲击性能、弯曲性能.结果表明,微观组织主要为胞状晶及呈外延生长的柱状晶,且柱状晶晶粒取向各不相同,在相邻熔覆道熔合线附近的晶粒尺寸大于远离熔合线区域.激光选区熔化制备的试样的抗...     

激光快速成形316L不锈钢残余应力分布

本文采用钻孔法对316L不锈钢激光快速成形薄板二维残余应力分布进行了实验研究。研究结果表明,平行于激光扫描方向的残余应力σy,在整个熔覆高度上以拉应力作用为主,在靠近基材一侧为较大的拉应力,当到达一定的熔覆高度后,随着熔覆层的进一步增加,开始有所回落,并逐渐稳定下来,保持较低的拉应力状态;垂直于激光扫描方向的残余应力σz,基本表现为拉应力,数值相对较小,随着熔覆层的增加,拉应力数值逐渐减小,有改变为压应力的趋势。     

选区激光熔化316L不锈钢组织性能调控研究

为调控SLM制备316L不锈钢(316L-SLM)的综合性能,研究了不同扫描速度下的316L-SLM组织性能,分析了不同扫描速度和热处理温度下316L-SLM在PBS溶液中的耐腐蚀性。结果表明,扫描速度小于900 mm/s时,其变化对致密度影响较小,扫描速度大于900 mm/s后,随扫描速度增大致密度呈下降趋势。逐层旋转67°扫描在试验截面上形成周期性变化的焊道轮廓形貌。高扫描速度下试样抗压缩性能更强,弹性模量更高;低扫描速度下试样抗拉伸性能更强,延伸率更高;650℃和1 050℃热处理试样组织仍为粗大柱状晶,1 050℃热处理试样柱状晶宽度略有增大,两种热处理试样中焊道轮廓鱼鳞纹形貌仍清晰可见。两种热处理方式明显改善了耐腐蚀性,其中1 050℃热处理时的改善幅度更大。缺陷和敏化是腐蚀行为主控因素。扫描速度增大,敏化倾向减小,缺陷倾向增大。因此扫描速度增大时316L-SLM试样耐腐蚀性先增大后减小,试验条件下900 mm/s时的耐腐蚀性最好。     

选区激光熔化316L不锈钢成形质量与晶粒形貌研究北大核心CSCD

选区激光熔化零件的性能与工艺参数影响的表面质量和内部缺陷是密切相关的,为了深入了解表面质量和内部缺陷与工艺参数之间的关系,以提高成形质量。通过研究不同激光功率和扫描速度制备的选区激光熔化样品的晶粒形貌、致密度和显微硬度。结果表明,随着激光功率的增大,熔池宽度逐渐增大,熔池轨迹更加清晰连续,致密度和硬度呈先增大后减小的趋势;随着扫描速度的增大,熔池宽度减小,熔池轨迹越来越无规则且不连续,致密度和硬度先增大后减小;选区激光熔化316L不锈钢样品均有奥氏体单相构成,不受激光功率和扫描速度的影响。另外,熔池宽度分别与激光功率、扫描速度符合二次多项式数学关系;xoy平面的晶粒尺寸要略小于yoz平面的晶粒尺寸,晶粒大小的差异导致显微硬度的不同,xoy平面上显微硬度都略大于yoz平面上硬度,产生各向异性;孔洞数量少的致密度相对较大,当致密度达到最大98.74%时,显微硬度也达到最大,xoy平面上硬度为227.5 HV,yoz平面上硬度为210.1 HV。     

紫铜与316L不锈钢脉冲激光焊微观组织及力学性能

采用脉冲Nd:YAG激光对紫铜和316L不锈钢进行焊接,对不同搭接方式下的紫铜/不锈钢搭接接头的组织及界面进行研究分析,从而找到适合紫铜/不锈钢的搭接接头形式,并对其力学性能进行分析。实验中采用光学显微镜和能谱分析仪(EDS)对搭接界面进行观察。采用X射线衍射(XRD)对界面进行物相分析。采用扫描电镜(SEM)对端口形貌进行观察。采用维氏显微硬度机和拉伸试验机对焊接接头的机械性能进行测试。实验结果表明,因为铜和铁无限固溶所以紫铜与不锈钢焊接过程中没有金属间化合物生成,并且焊接接头采用紫铜在上,不锈钢在下的搭接方式能够获得良好的微观组织及力学性能。