蜂窝状多孔316 L不锈钢的选区激光熔化制备

对含预合金316L不锈钢和NH4HCO3(质量比96:4)的混合粉末进行选区激光熔化,制备多孔材料的实验研究。利用扫描电镜分析试样的微观孔隙特征。结果表明,在较高激光功率(800 W)条件下,可形成蜂窝状的多孔结构,孔径分布均匀(2~5 μm),平均孔径约3.5 μm。分析激光功率对多孔结构特征的影响,讨论选区激光熔化蜂窝状多孔结构的形成机制     

选区激光熔化316L不锈钢的拉伸性能

对选区激光熔化(selective laser melting,SLM) 316L不锈钢的拉伸性能及断裂机制进行了研究,并对拉伸断裂后的试样进行显微组织表征与分析,探究了拉伸变形过程中微观组织的演化规律。结果表明:采用选区激光熔化技术制备的316L不锈钢具有较好的强塑性匹配,其中晶粒内部纳米尺度胞状结构有助于强度的提升;其拉伸性能明显优于传统手段制备的316L不锈钢。选区激光熔化316L不锈钢在拉伸过程中奥氏体晶粒内部产生形变孪晶,并且形变孪晶的出现存在取向相关,在取向接近<001>的晶粒中不易出现,而在取向接近<110>-<111>的晶粒中较易出现。     

选区激光熔化技术成型316L不锈钢的金相制备工艺

以选区激光熔化成型316L样品为金相样品实例,详细介绍了金相制备中镶嵌、磨制、抛光和腐蚀的过程和技巧,并针对316L耐腐蚀性强的特点,讨论了采用强腐蚀性的王水作为腐蚀液时,不同腐蚀时长下样品腐蚀情况。结果表明,腐蚀时间为70~80 s时,晶粒、晶界清晰可辨,特别是80 s时,光学显微镜和扫描电镜下清晰地观测到样品微观组织形貌中的柱状晶和等轴晶。     

激光选区熔化成形316L不锈钢冲击缺口敏感性

通过激光选区熔化(Selective laser melting,SLM)技术制备了致密度均大于98%的316L不锈钢试样,研究了激光成形316L不锈钢的显微组织和力学性能,分析了不同预制缺口深度对沉积态试样冲击性能的影响。研究表明:激光熔融粉末过程伴随强温度梯度和高冷却速度会形成条状及胞状亚晶组织,导致试样的抗拉强度高达633.35 MPa,屈服强度为405.22 MPa;而融合不良引起的孔缺陷导致试样伸长率仅为15.53%。随着缺口深度的加深,沉积态试样冲击韧性降低,缺口深度为0 mm时冲击试样只发生弯曲并未冲断,缺口深度为0.3 mm时冲击试样断裂且冲击韧性为206.62 J/cm2。断裂区冲击韧性αc、剪切唇区冲击韧性αs、断裂区面积Fc、剪切唇区面积Fs和试样缺口深度D成幂函数或指数函数关系。     

选区激光熔化成形316L不锈钢多孔结构及力学性能

基于选区激光熔化技术(SLM),制备了BCC、FCC、FCCZ 3种不同拓扑单元的316L不锈钢多孔结构,验证了该技术成形复杂多孔结构件的可行性。对试样进行了准静态压缩试验,得到了多孔结构在压缩过程中的变形模式和力学响应曲线,对比分析了3种结构试样的力学性能。结果表明,FCCZ型多孔结构的抗压性能和能量吸收特性均优于BCC型和FCC型结构;利用ABAQUS/Explicit软件进行准静态压缩仿真,仿真结果和试验结果基本符合。     

激光选区熔化316L不锈钢的组织与性能

使用自行制备的316L气雾化粉末和选区激光熔化设备,制备了316L不锈钢试样,并获得了优化工艺参数。结果表明,扫描间距对试样的致密度和性能有明显影响。在激光功率280 W、扫描速度950 mm/s、扫描间距0.1 mm时,能实现致密316L不锈钢的打印成形,获得的试样抗拉强度达到636.1 MPa,伸长率达39.5%,无缺口冲击值达172.0 J。     

选区激光熔化316L不锈钢大层厚成形质量研究

针对选区激光熔化成形150μm大层厚316L不锈钢进行工艺试验研究,通过对比不同的激光功率、能量密度、曝光时间、点距、线间距对316L不锈钢大层厚成形质量的影响,探索高致密度成形工艺。研究发现,高功率激光参数下成形大层厚试件效果更好,最佳激光能量密度范围是50～70J/mm~3。通过对比小层厚与大层厚成形效果,发现大层厚在成形过程中会产生一些缺陷,通过调整工艺参数可减少缺陷产生。大层厚成形316L不锈钢微观组织主要由等轴晶和少量的柱状晶组成,拉伸力学性能达到锻件标准。     

激光选区熔化成型SS316L不锈钢粉末演变机理

研究SS316L不锈钢粉末多次循环使用后粉末特性的变化规律,阐明粉末颗粒形态及粒度的演变机理。结果表明,随着粉末循环使用次数的增加,粉末的粒径分布变窄,且粒径粗化;粉末松装密度和振实密度均有一定程度的提高,粉末流动性也较原始粉末有所改善,但豪斯纳比变化趋势与霍尔流速相反。循环使用的粉末颗粒表面成分发生严重氧化,粉末表面出现椭球形的氧化斑点和物理附着的金属蒸汽冷凝物。将循环粉末中出现的异形颗粒分为两类:第一类是激光诱导熔池飞溅颗粒,第二类是气体夹带诱导颗粒,并分别对两种异形颗粒的形成机理进行阐述。研究结果强调了在原材料的循环使用过程中粉末的氧化和异形颗粒的生成是不可避免的,未来需要更多地考虑异形颗粒、蒸汽冷凝物和氧化颗粒对成型件质量的影响。     

微米级选区激光熔化316L不锈钢的拉伸力学性能

为辅助理解金属材料高精密增材制造成形机理,本工作利用微米级选区激光熔化(micro-selective laser melting,M-SLM)技术制备了316L不锈钢,对其拉伸性能及断裂行为进行了研究,并对断后横向和纵向拉伸试样显微组织和断口形貌进行了表征与分析,对近断面塑性变形区的晶粒取向、晶界特征分布等进行了电子背散射衍射(EBSD)分析。结果表明：M-SLM制备316L不锈钢晶粒内部存在尺寸为100～300 nm的胞状组织结构,拉伸断口呈韧窝状,窝口直径80～500 nm,这使得316L不锈钢的横向平均抗拉强度达692.1 MPa,纵向平均断后延伸率达54.6%,明显优于传统SLM技术制备的316L不锈钢。M-SLM制备316L不锈钢在拉伸过程中奥氏体Σ3孪晶界的出现与晶粒取向有关,其在取向接近<111>的晶粒中较易出现。进一步分析指出,Σ3晶界的出现阻断了特殊晶界网络的连通性。通过基于EBSD的矩形截面法对共格Σ3 (Σ3_c)和非共格Σ3 (Σ3_ic)晶界进行了统计分析,显示316L横向拉伸试样近断口区的Σ3_c...     

316不锈钢选区激光熔化成形工艺优化

针对316不锈钢材料,以精度、表面质量和致密度为优化目标,在选区激光熔化3D打印设备上进行了工艺单因素和多因素寻优试验。分析了实验数据,得出了合理的成形工艺方案。运用该方案,基于复杂三维实体造型,加工出了316不锈钢成形件。经检测,复杂成形件的精度、质量和致密度被优化。     

粉末形貌对选区激光熔化316L不锈钢力学性能的影响

以气雾化316L不锈钢粉为原料,结合等离子球化和选区激光熔化技术制备了不锈钢块体,并用XRD、SEM、激光粒度仪、振实密度仪和万能力学试验机等对等离子球化粉体和选区激光不锈钢块的组织结构和性能进行了表征.结果表明:316L不锈钢粉经等离子球化处理后,不规则扁平状颗粒数量减少,球形颗粒数量增加,振实密度与松装密度的比值(...     

激光选区熔化次数对316L不锈钢表面性能的影响

目的 通过对激光选区熔化次数的控制,研究其对316L不锈钢表面晶相、化学成分和物理性能的影响规律,并最终获得综合性能优良的316L不锈钢表面.方法 在激光功率80 W、激光扫描速度500 mm/s、成形厚度0.03 mm、扫描间距0.06 mm条件下,通过改变激光选区熔化次数成形试件,并通过光学显微镜(OM)、电子扫描...     

选区激光熔化316L不锈钢的各向组织与性能

对采用选区激光熔化(SLM)制备的316L不锈钢增材制造试样进行了横向、纵向力学性能与微观组织分析。结果表明,增材制造SLM试件亚结构组织由尺寸为0.4 μm左右的胞状组织所构成,组织之间无明显的成分偏析,纵向与横向拉伸强度分别达到808和713 MPa,在经过1050 ℃热处理后,原组织中部分胞状组织消失,纵向及横向强度分别下降到673 MPa及579 MPa,增材制造试样相对传统热轧试样(550 MPa)具有明显的强度优势。SLM试样组织中存在未熔合缺陷,缺陷几何形状的方向性对其在拉应力作用下连接成裂纹有显著影响。热处理后缺陷长度方向与拉伸应力平行的纵向试样伸长率达到47.5%,横向试样伸长率为20%,伸长率指标均显著低于热轧316L钢试样,未熔合缺陷是导致3D打印试件塑性指标降低的主要因素之一。     

工艺参数对激光选区熔化316L不锈钢表面质量的影响

通过多因素实验法在316L不锈钢基体板上采用激光选区熔化技术(SLM)成型单道和单层的熔覆层。对打磨后的熔覆道在扫描电镜(SEM)下进行观察。调节扫描间距和扫描方式,使用定因素分析法,根据成型面质量,找出最合适的扫描间距和扫描方式。结果表明:在其他成型参数一定的条件下,适当增加激光功率能增加粉末能量摄入,减少制件表面缺陷。在扫描间距为0.07 mm时搭接率大小合适。扫描方式对成型制件的表面粗糙度和硬度都有一定影响,在确定其他成型参数后,采用跳转变向的加工方式能成型出较好质量、较大硬度的制件。制件表面球化现象主要因为熔融金属在较短的冷却时间内不能完全铺展开形成球状的颗粒,适当提高激光功率能有效减少球化颗粒的产生。     

选区激光熔化316L粉末过程数值模拟研究

采用光滑粒子流体动力学方法建立了单道次选区激光熔化(SLM)的三维数学模型,耦合了流动场、温度场、表面张力以及润湿作用对选区激光熔化316L不锈钢粉末过程进行数值模拟研究。分析了不同激光功率对熔池长度和宽度的影响以及表面张力对SLM过程的影响,并与有限元模拟软件的模拟结果以及试验结果进行对比。结果表明,熔池的长度与宽度随着激光功率的增大而增大,同时也验证了马兰戈尼力是SLM过程的主要驱动力。     

激光选区熔化316L奥氏体不锈钢微观组织和冲击韧性的各向异性研究

利用光学显微镜（OM）、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、电子背散射衍射(EBSD)和金属摆锤试验机等观察和分析激光选区熔化316L不锈钢的物相、织构、微观组织及冲击韧性各向异性。结果表明：激光选区熔化成形316L不锈钢的组织和冲击韧性存在着明显的各向异性。垂直和平行于构建方向试样的物相均为γ-Fe相,垂直于构建方向的组织呈“棋盘状”形貌,晶粒大多数为等轴晶且晶粒得到了细化(dmean=9.177μm),尤其熔池搭接区域晶粒更加细小(6μm以下),平行于构建方向上小角度晶界数目较多,而平行于构建方向为“鱼鳞状”形貌,大多数为柱状晶,晶粒直径较大(dmean=21.247μm)。同时垂直于构建方向织构为强纤维织构< 110 >//RD（强度为7.83）和弱板织构{112}<110>,而平行于构建方向为强纤维织构< 110 >//RD（强度为12.23）。在致密度相同条件下,横向、纵向的冲击韧性分别为62.8±3.2,38.6±4.5,横向明显优于纵向且提高了62.69%。此外晶粒大小、大小角度晶界和织构类型对冲击韧性各向异性有着显著影响,垂直于构建方向的晶粒得到了细化,大角度晶界数目多,韧性较好;纤维织构< 110 >//RD对冲击韧性不利,而板织构{112}<110>有利于韧性,垂直于构建方向的{112}<110>织构强度低且存在弱{112}<110>织构,横向韧性较好。     

空间网格状多孔316不锈钢的选区激光熔化制备

制备出尺寸可控的空间网状金属多孔材料,对所制备的多孔材料进行组织分析.分析试样的微观结构,并讨论选区激光熔化多孔金属材料的成形机制及工艺参数对多孔结构特征的影响规律.结果表明:通过CAD制图确定扫描路径图,确定了骨架每根梁之间的扫描间距,决定了金属多孔材料的孔隙大小、孔隙形状及分布.制备出试件的每片薄壁、方孔分布均匀,孔隙大小统一且形状规则.骨架连接结点紧密,骨架的组织严密无开裂和弯曲现象.选区激光熔化制备空间网格状多孔材料骨架的形成机理分为颗粒表面局部熔化、形成金属熔池和粉末粘接三个阶段.     

选区激光熔化成型316L不锈钢微观组织及拉伸性能分析

选区激光熔化技术在复杂零部件的制造领域显示出强大的优势,但打印件的组织与综合性能还有待于进一步优化。采用选区激光熔化技术制备了316L不锈钢的拉伸试样,分析了试样不同区域的组织特征,测试了其拉伸力学性能。结果表明,其组织形貌主要为胞状晶,但在某些"微熔池"内晶粒生长方向不相同,近乎于相互垂直,从而在同一视野中呈现出典型的细小柱状晶(亚晶)和近似六边形"胞晶"共存的组织特征。试样的抗拉强度与传统工艺相比有较大提高,但延伸率有所降低。这主要是由于选区激光熔化是快速熔化与冷却凝固的过程,其选区熔化的特征使得不同区域的激光入射角度、选区熔化扫描方式、"熔池"散热条件各不相同,导致不同区域呈现复杂的结晶过程,形成不同特征的微区组织。由于冷却速度较快,所得细小柱状晶的直径为亚微米级,致密分布,显著提高了材料的抗拉强度。但由于晶粒生长明显的方向性,使得拉伸过程中晶粒在不同方向的塑性变形不均匀,相互牵制,加之熔合线界面处不可避免的内应力,导致延伸率降低。     

激光选区熔化316L不锈钢小型薄壁复杂零件成形质量分析

为评估西南地区第1台具有完全自主知识产权的500 W激光选区熔化成形(Selective Laser Melting,SLM)设备YS-340M的成形零件质量,采用316L不锈钢粉末对典型小型薄壁复杂零件叶轮进行了试制,并利用万能拉伸试验机、金相显微镜、扫描电镜以及三维激光扫描仪对成形316L不锈钢的力学性能、微观组织以及叶轮尺寸精度进行了检测。检测结果显示:在激光体能量密度为97. 2 J·mm~(-3)的情况下,YS-340M成形的316L不锈钢的抗拉强度为615. 6 MPa、屈服强度为528 MPa;成形件力学性能存在各向异性,垂直方向强度约为水平方向的90%左右;试样断口为典型的韧性断裂,存在未完全熔化的圆球形粉末;成形叶轮与理论模型总体尺寸偏差均小于0. 2 mm,成形零件尺寸精度为IT12,与使用温锻方法成形的零件尺寸精度一致,并且超过使用热锻方法成形的零件尺寸精度。     

选区激光熔化成形316L不锈钢微观组织及拉伸性能分析

采用选区激光熔化技术制备了316L不锈钢的拉伸试样,分析了试样不同区域的组织特征,测试了其拉伸力学性能.结果表明,其组织形貌主要为胞状晶,但在某些“微熔池”内晶粒生长方向不相同,而近乎相互垂直,从而在同一视野中显示出典型的细小柱状晶（亚晶）和近似六边形“胞晶”共存的组织特征.试样的抗拉强度与传统工艺制备的相比有较大提高,但断后收缩率有所降低.这主要由于选区激光熔化是快速熔化与冷却凝固的过程,其选区熔化的特征使得不同区域的激光入射角度、选区熔化扫描方式、“熔池”散热条件各不相同,导致不同区域呈现复杂的结晶过程,形成不同特征的微区组织.由于冷却速度较快所得的细小柱状晶的直径为亚微米级,致密分布,显著提高了材料的抗拉强度.但由于晶粒生长明显的方向性,使得拉伸过程中晶粒在不同方向的塑性变形不均匀,相互牵制,加之大量熔合线界面处不可避免的内应力,导致断后收缩率有所降低.