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。     

选区激光熔化Inconel 718合金的熔池形态与组织

通过不同扫描速度和扫描方式的选区激光熔化(SLM)技术制备了Inconel 718合金,研究了工艺参数对熔池的形态、凝固组织、晶粒大小和晶粒取向的影响。结果表明,随着扫描速度增加,熔池的深度与宽度的比值增大,曲率增大;而扫描速度为1 450mm/s时,采用单向扫描比十字交叉扫描时深宽比值更大。在熔池内,凝固组织由熔池底部的胞晶向熔池侧面的胞枝晶转变。晶粒以<001>方向择优生长,其晶粒间的取向差角以小角度(<15°)为主。当十字交叉扫描时,随着扫描速度增加,小角度取向差角的分布分数增加。当速度一定、采用十字交叉扫描时,小角度的取向差角占比为62.57%,而采用单向扫描时为47.69%。     

激光选区熔化IN718合金的熔池演化过程数值模拟

采用离散元（DEM）与流体体积（VOF）相结合的方法,以IN718粉末的激光选区熔化（SLM）过程为研究对象,通过数值模拟和试验验证,研究了激光功率对熔池尺寸的影响,以及熔池演化和熔道形貌的形成机理。结果表明,随着激光功率增大,熔池尺寸逐渐增大,熔池连续性和尺寸均匀性增强,合适的工艺参数（P=200 W,v=1.5 m/s）会获得最佳熔道形貌;由温度梯度引起的表面张力梯度与蒸气反冲压力共同驱动了熔池的演化和熔道形貌的形成;优化层间旋转角（θ=67°）能够降低熔道两端孔缺陷出现的概率。     

选区激光熔化制备AlCoCrFeNi高熵合金的成形性能

采用选区激光熔化(SLM)技术制备了AlCoCrFeNi高熵合金,研究了激光工艺参数对成形性、致密度、微观组织以及力学性能的影响。结果表明,随体能量密度的增加,致密度逐渐增加,最佳的SLM参数为激光功率50 W,扫描速度300 mm/s,扫描间距70 μm,层厚30 μm。铸态和SLM态合金是由无序BCC相(A2)和有序BCC相(B2)组成的双相体心立方结构,由于细晶强化作用,选区激光熔化试样具有比铸态试样更高的显微硬度,但是压缩屈服强度降低,原因是选区激光熔化合金中存在裂纹、孔洞等缺陷。     

选区激光熔化成形Al-Si-Mg-Zr合金的微观组织与力学性能

本文以高Mg含量Al-Si-Mg合金为基础,通过引入Zr作为晶粒细化剂,设计并制备了选区激光熔化(SLM)成形Al-8.0Si-2.56Mg-0.41Zr合金,系统研究了不同激光扫描速度对合金粉末成形性以及不同时效处理条件对SLM成形样品微观组织和力学性能的影响。结果表明,样品的SLM成形性良好,最大相对密度约为99.5%。样品由分布于熔池边界的细小等轴晶和熔池内部的柱状晶构成,样品的晶粒尺寸明显小于SLM成形Al-Si-Mg合金。成形态样品的硬度最大值为(173±2) HV。当时效温度≤200℃时,样品的Vickers硬度随时效温度的增加而逐渐增大;当时效温度≥250℃时,样品的硬度迅速降低。样品在150℃下的等温时效处理结果表明,随着时效时间的增加,样品的硬度和压缩屈服强度逐渐增大,当时效处理时间为12 h时,样品的硬度和压缩屈服强度具有最大值,分别为(194±2) HV和(512±4) MPa。     

Inconel 738合金选区激光熔化成形工艺优化及组织性能的研究

采用SEM、EBSD、OM等方法,研究了激光体能量密度E对SLM成形Inconel 738合金致密度、微观组织和显微硬度影响。研究表明：在SLM成形过程中,激光体能量密度E对试样致密度起决定性作用,随着激光体能量密度的增大,致密度呈现先上升后下降的趋势,并且在65.2 J/mm&lt;sub&gt;3&lt;/sub&gt;可以实现最高致密度(99.4％);凝固过程中冷却速率高达2.44&#215;10&lt;sub&gt;5&lt;/sub&gt; K/s,SLM成形Inconel 738合金的组织垂直与打印方向和平行与打印方向有明显的各向异性,平行于打印方向的组织呈“棋盘状”形貌,垂直与打印方向为“鱼鳞状”形貌,层与层之间、不同道次之间的熔池搭接区为晶粒细化的胞晶;显微组织表现出明显的织构,随着激光体能量密度的增大,＜001＞方向的织构逐渐增强;试样的硬度随着激光体能量密度的增大而增大,当硬度值超过65.2 J/mm&lt;sub&gt;3&lt;/sub&gt;时,SLM成形Inconel 738合金的硬度值超过精铸试样(410 HV),硬度值在各个面上的分布是定向独立的。     

能量密度对选区激光熔化成形AlSi10Mg合金致密度的影响

通过对影响选区激光熔化(SLM)成形件致密度的主要因子—激光功率和扫描速度进行参数设计,引入三种能量密度模型,分析能量密度对SLM成形AlSi10Mg合金致密度的影响.结果表明:能量密度过高或过低均不能得到最佳致密度,合适的激光能量输入才能提高零件的致密度;当光斑直径为30 μm,能量密度相同时,激光功率150 W成形...     

选区激光熔化Zr改性Al-Si-Mg合金组织和力学性能

针对选区激光熔化（SLM）高Mg含量AlSiMg3合金成形性差的缺点,通过Zr进行合金化,研究了工艺参数对SLM成形高Mg含量Al-Si-Mg-Zr合金的成形性及时效处理对合金组织和力学性能的影响。结果表明,SLM成形Al-Si-Mg-Zr合金的熔池边界处形成了大量的细小等轴晶,从而有效地避免了样品在成形过程中裂纹的产生,增加了样品的SLM成形性,不同激光功率和激光扫描速度下获得样品的孔隙率均低于0.3%。拉伸测试结果表明,成形态样品的屈服强度（YS）为(426±8) MPa,极限抗拉强度（UTS）为(464±12) MPa。经165℃时效处理后,由于α-Al晶粒内部纳米强化相的增多,样品的强度增加明显,时效样品的最大YS和UTS分别为(482±11)MPa和(522±10)MPa。本研究获得SLM成形Al-Si-Mg-Zr样品的强度高于目前商用的SLM成形Al-Si-Mg合金。     

热处理对选区激光熔化成形M2052合金组织性能的影响

目的综合提升选区激光熔化(Selective Laser Melting,SLM)成形M2052锰铜合金的力学性能。方法利用SLM技术成形M2052锰铜合金,并通过固溶、时效及固溶+时效等热处理方法对其成形态组织进行调控。通过扫描电子显微镜和X射线衍射仪,对合金的显微组织、晶粒形貌、拉伸断口形貌及物相组成进行分析,并通过拉伸性能、冲击性能测试,分别评价SLM成形及热处理后的屈服强度、抗拉强度、延伸率和冲击韧性。结果 SLM成形的M2052合金经过固溶处理后,形成了典型的类孪晶结构;时效处理后的组织和SLM成形态类似,形成了细微的亚孪晶组织;固溶+时效处理后,类孪晶组织粗大。四种状态的显微组织均由单相γ固溶体组成,时效态和固溶+时效态析出了α-Mn相,但时效态析出含量较多。SLM成形态具有较高的抗拉强度σb和屈服强度σp0.2(636 MPa和548 MPa),时效处理能提高合金的σb和σp0.2(707MPa和570MPa),但是冲击韧性和延伸率(5.5J和8.5%)较差;而固溶处理能显著提高合金的冲击韧性和延伸率(23.5 J和22.25%)。综合比较,固溶+时效态试样具有最好的力学性能(冲击韧性为17 J,延伸率为10.8%,σb为503 MPa和σp0.2为322.5 MPa)。断口分析表明,四种状态下均为韧性断裂。结论固溶+时效热处理可以在存在单相γ固溶体条件下析出少量的α-Mn相,综合提升锰铜合金的力学性能。     

选区激光熔化制备多孔结构Ti6Al4V合金的力学性能

采用Simufact Additive软件,通过正交实验的方法,对激光选区融化（SLM）制备多孔结构Ti6Al4V合金的最优化工艺路线进行了模拟。结果表明,激光功率200 W,扫描速度1200 mm/s,光斑直径0.1 mm,粉末厚度0.03 mm为最佳加工参数。根据优化参数通过SLM加工制造了不同孔隙结构的Ti6Al4V样件,通过扫描电镜观察发现,在该工艺下加工出的多孔结构具有较好的保真度。通过压缩实验,比较分析实心及不同孔隙结构的抗压强度及弹性模量,得出复合结构作为种植体的结构模型可以更好满足种植体的力学性能要求。     

选区激光熔化成形工艺对2024铝合金组织性能的影响

采用选区激光熔化(Selective Laser Melting,SLM)技术成形了2024铝合金,研究了扫描间隔对显微组织及室温力学性能的影响。结果表明:扫描间隔0.12 mm时,2024铝合金显微组织细小,硬度达124 HB,抗拉强度为372 MPa,具有较高的室温力学性能。     

激光工艺参数对选区激光熔化钽微观组织和力学性能的影响

研究了单、双层扫描策略和能量密度（246~640 J/mm³）对选区激光熔化钽显微组织及力学性能的影响。采用扫描电子显微镜和电子背散射衍射对选区激光熔化钽的显微组织进行表征,并对其显微硬度和拉伸性能进行检测。结果表明,选区激光熔化钽显微组织由明显向上生长的柱状晶构成,双层扫描后的钽具有更细的晶粒尺寸。随着输入能量密度的提高,选区激光熔化钽的强度、显微硬度和塑性均具有明显的上升趋势。此外,双层扫描工艺可进一步提高材料密度,且在保留强度的基础上,增强材料塑性。在能量密度为640 J/mm³（双层扫描）时,金属钽性能最优,显微硬度、极限抗拉伸强度及延伸率分别为2307 MPa,527 MPa和11.4%。     

激光选区熔化Cr3C2/CoCrMo合金的组织结构及力学性能研究

通过激光选区熔化(SLM)技术制备了高致密度的CoCrMo和Cr3C2/CoCrMo合金,对比研究CoCrMo和Cr3C2/CoCrMo合金的组织结构、拉伸性能及磨损性能,探讨添加Cr3C2颗粒对CoCrMo合金组织及性能的影响机制。研究发现,合金的主要组成相为γ-Co和ε-Co,添加Cr3C2使合金的物相发生改变,产生M23C6相。CoCrMo与Cr3C2/CoCrMo合金的组织均由外延生长的柱状晶和等轴晶组成,添加Cr3C2使柱状晶数量减少。Cr3C2/CoCrMo合金的硬度为514±18 HV,抗拉强度为1520 MPa,相比于CoCrMo合金分别提升了27%、39%。在相同载荷下,Cr3C2/CoCrMo合金的磨损量明显小于CoCrMo合金,耐磨性能提升30%。在SLM过程中,添加的Cr3C2颗粒快速熔解,Cr固溶在基体中,产生固溶强化;在晶界处转变生成M23C6型碳化物,具有沉淀强化作用,有效提高了合金的强度和耐磨性。     

Achieving Superior Strength and Ductility of AlSi10Mg Alloy Fabricated by Selective Laser Melting with Large Laser Power and High Scanning Speed

AlSi10Mg alloy was prepared by selected laser melting(SLM) in a high laser power range 300–400 W. The effects of energy density on the relative density, microstructure and mechanical properties of the SLMed AlSi10Mg alloy were studied. The results showed that the SLMed AlSi10Mg alloy fabricated at a laser power of 400 W and a scanning speed of 1800 mm/s had a relative density of 99.4%, a hardness of 147.8 HV, a tensile strength of 471.3 MPa, a yield strength of 307.1 MPa, and an elongation of 9....     

选区激光熔化Al-Mg-Sc-Zr合金成形性及力学性能研究

通过选区激光熔化(SLM)技术制备Al-Mg-Sc-Zr铝合金,系统研究了不同工艺参数对铝合金粉末成形性以及不同时效处理条件对SLM成形样品组织和力学性能的影响。结果表明,在高激光功率和低激光扫描速度下,SLM成形样品的致密度较高。沿样品沉积方向可观察到熔池层层堆叠的显微组织,熔池边界和熔池内部均存在细小纳米颗粒。经不同温度时效处理后,样品的硬度和压缩屈服强度先增加后降低。SLM成形样品经400℃时效处理3 h后屈服强度达到最大值469±4 MPa。     

热处理对激光选区熔化TC4钛合金显微组织和力学性能的影响

研究了激光选区熔化(SLM) TC4钛合金沉积态和退火态显微组织的特征及其对力学性能的影响规律。结果表明:合金组织沿激光选区熔化成形高度方向呈现外延生长,形成柱状晶,晶内存在大量的针状马氏体α''相。退火后,晶内的针状α''相转变为α+β板条组织。随着退火温度的升高,组织中α相含量逐渐降低,α片层逐渐粗化,β相含量逐渐升高;室温拉伸强度逐渐降低,塑性逐渐升高,显微硬度逐渐降低。经过800℃×2 h/FC退火热处理后,激光选区熔化成形TC4钛合金具有最佳的强度与塑性匹配。     

选择性激光熔化制备纯钨的性能研究

以粒度集中的纯钨粉末为原料,通过选择性激光熔化技术(selective laser melting, SLM)制备样品,分别经过1000, 1400及1960℃的热处理2 h。研究不同相对密度和不同热处理后样品的力学性能和显微组织,并采用X射线衍射(XRD)表征其微观结构。结果表明:纯钨样品的相对密度处于75%～95%之间,其抗弯强度和显微硬度随相对密度的增加而增大,显微组织大体相似。经不同高温处理后,在1400℃处理后样品达到了最佳的力学性能,1960℃处理后样品的晶粒发生了明显的长大现象,材料力学性能降低。XRD图谱结果表明,SLM制得样品及经过1960℃烧结后,其晶体结构并未发生改变。