激光功率对激光选区熔化316L不锈钢微观形貌和性能的影响

采用激光选区熔化(SLM)技术制备316L不锈钢试样.通过单因素实验的方法,研究了激光功率对SLM成形316L不锈钢试样微观组织、致密度、显微硬度和表面粗糙度的影响.结果 表明:SLM成形316L不锈钢试样组织主要由奥氏体组成,且存在少量的铁素体.当激光功率为160W时,SLM成形316L不锈钢试样微观组织主要为胞状晶...     

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。     

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。     

扫描间距对选区激光熔化316L不锈钢组织及硬度的影响

在激光功率180 W、扫描速率800 mm/s、层厚0.03 mm、旋转角度45°参数下,改变激光扫描间距进行选区熔化成形,研究了扫描间距的改变对选区激光熔化成形316L不锈钢试样表面形貌、微观缺陷、显微组织与硬度的影响。结果表明：随着扫描间距的增大,试样表面质量逐渐变差,试样中的孔洞、熔合不良等微观缺陷的数量与尺寸发生改变。当扫描间距为0.09 mm时,SLM成形316L不锈钢试样中的微观缺陷最少。随着扫描间距的增大,试样中晶粒形貌由柱状晶向等轴晶转变。晶粒的显微亚结构分为柱状亚结构和胞状亚结构两种类型。胞状亚结构基本上位于几个熔池的交界处。扫描间距对试样的硬度影响较小,硬度值在210～220 HV。     

热处理对激光选区熔化成形316L不锈钢组织和力学性能的影响

采用激光选区熔化成形工艺制备了316L不锈钢试样,并对其分别进行了400℃×4 h的退火处理以及1020℃×0.5 h的固溶处理。采用扫描电镜、显微硬度计及电子万能试验机等研究了直接成形态、退火态和固溶态试样的微观组织、拉伸性能、布氏硬度和夏比冲击吸收能量。结果表明:直接成形态试样经400℃×4 h退火后,组织变化不明显,抗拉强度、伸长率、布氏硬度及夏比冲击吸收能量都略有提高;直接成形态经1020℃×0.5 h固溶处理后,熔池搭接边界发生溶解,层层搭接边界消失,抗拉强度、屈服强度、布氏硬度分别降低了8.8%、27.2%、13.7%,伸长率、夏比冲击吸收能量分别提高了43%和25%。与其它两种状态相比,固溶状态下,试样的性能更稳定,强度与韧性的组合较好。     

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(...     

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     

Corrosion behaviour of 316L stainless steel manufactured by selective laser melting

This work investigates the electrochemical behaviour of an AISI 316L stainless steel produced by selective laser melting (SLM) and compares its behaviour with that of wrought stainless steel with similar chemical composition. The SLM stainless steel specimens are tested in the as‐produced condition without stress relief or recrystallization heat treatments. The electrochemical tests are carried out in two electrolytes: 3.5 wt% NaCl solution with neutral pH and with pH of 1.8. At the macroscale, the microstructure of the SLM specimens is determined by the laser scanning pattern and displays an overlapping network of melt pools. At the microscale, the SLM specimens exhibit a cellular/columnar dendritic structure with submicrometric cell size. Electrochemical measurements highlight a more extended passive range for SLM stainless steel in both neutral and acid electrolytes indicating higher protective properties of the oxide film on SLM specimens. In contrast to the wrought material, the refined microstructure of the SLM specimens promotes a very shallow morphology of attack without deep penetration in the bulk.     

扫描速度对激光选区熔融316L不锈钢表面粗糙度和力学性能的影响

采用选区激光熔融法在不同扫描速度下制备了316L不锈钢成型件,通过物相分析、金相观察、拉伸试验、维氏硬度试验和表面粗糙度试验,研究了扫描速度对成型件相组成、熔池形态、表面粗糙度、密度和力学性能的影响。结果表明,在不同的扫描速度下（800～1200 mm/s）样品均能成功打印。此外,随着扫描速度的增加,未重熔的熔池深宽比降低,表面粗糙度从5.78μm增加到22.79μm。当扫描速度为800 mm/s时,裂痕出现;当扫描速度超过1100 mm/s时,出现收缩纹路。当扫描速度为800 mm/s时,由于激光输入能量过高,样品具有较高的孔隙率。当扫描速度为900 mm/s时,样品具有最佳的维氏硬度（2401 MPa）和最高的相对密度（99.2%）。     

316L不锈钢SLM件与锻件的激光焊接头微观组织与性能

文中采用激光焊接技术连接316L不锈钢SLM成形件与锻件,进行工艺优化并对其接头微观组织与性能进行研究。结果表明,该接头具有良好的激光焊接性能,无明显缺陷。激光焊接接头和SLM成形件的显微组织为柱状晶粒内的奥氏体基体中的胞状枝晶。与SLM成形件相比,接头表现出较粗的枝晶结构、较低的显微硬度、拉伸性能。该接头的力学性能满足实际应用的要求。各向异性对激光焊接接头的组织和力学性能的影响可以忽略不计。平行于打印方向的SLM成形件与锻件焊接得到的接头,可以得到较细的树枝状结构和较高的拉伸性能。     

选区激光熔化成形316L表面质量及工艺试验研究

目的提高选区激光熔化成形316L不锈钢的成形表面质量,达到高质高效成形效果。方法采用380W功率的激光进行SLM成形,对比160μm大层厚和1000 mm/s以上高速率两种工艺组合,对表面及截面缺陷形成机理进行试验研究,检测其表面形貌、致密度、微观组织、力学性能等,探索316L高质高效打印成形的工艺方法。结果选区激光熔化成形316L不锈钢主要有球化、搭接、熔池间未熔合的表面缺陷,截面具有气孔、球化、熔池间未熔合的缺陷。曝光时间对于大层厚成形截面质量影响最大,增加曝光时间会提高成形致密度;而较小的曝光时间和点距以及线间距更有利于高速率成形。在1000 mm/s高速率试验条件下,即曝光时间、点距、线间距分别为30μs、30μm、90μm时,试件致密度达到99.99%。结论高速率成形的截面质量通过工艺优化组合可达到高致密度,且通过表面重熔工艺改善表面效果明显,整体性能最优。大层厚参数打印成形虽可达到高致密度,但在表面质量方面与高速率成形参数存在较大差距。综合比较,高速率成形在保证较好表面质量的前提下可以达到高致密度。     

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。     

SLM成形316L工艺对滑动磨损特性及硬度的影响

目的提高选区激光熔化(SLM)成形316L不锈钢的耐磨性和硬度。方法在能量密度为50～110 J/mm~3、扫描间距为0.04～0.12 mm范围内,改变能量密度和扫描间距两种工艺参数,采用选择性激光熔化技术(SLM)制备了12种316L不锈钢试样。通过表面粗糙度测量、孔隙率测量、销盘摩擦试验和布氏硬度试验,研究了工艺参数对SLM成形316L不锈钢试样的摩擦磨损特性和硬度的影响。结果能量密度为90 J/mm~3且扫描间距为0.12 mm时,表面粗糙度Ra最小,为5700 nm。孔隙率范围为12.35%～0.94%,扫描间距为0.12 mm的试样的孔隙率比扫描间距为0.04 mm和0.08 mm的孔隙率小。扫描间距不变时,孔隙率随能量密度增大而减小。能量密度为50 J/mm~3时,扫描间距为0.12 mm的试样的摩擦系数和磨损率比扫描间距为0.04 mm和0.08 mm的要小;能量密度不变时,扫描间距为0.12 mm的试样硬度比扫描间距为0.04mm和0.08 mm的试样高。结论改变扫描间距和能量密度会直接影响成形试样的表面粗糙度、孔隙率。研究范围内,表面粗糙度和孔隙率随扫描间距增大而减小。孔隙率与磨损量及硬度存在相关性:孔隙率越小,硬度越大,磨损率越小。因此,合理选择工艺参数可以降低孔隙率,进而提高表面质量,降低磨损率,增大硬度。     

固溶时效对SLM成形316L不锈钢块体件显微组织及硬度的影响

采用选区激光熔化技术(Selective laser melting, SLM)成功制备了316L不锈钢块体件,借助光镜(OM)和扫描电镜(SEM)及维氏硬度计研究了不同时效工艺(时效温度分别为650 ℃和850 ℃)对SLM成形316L不锈钢块体件显微组织以及显微硬度的影响。结果表明,SLM成形316L不锈钢块体件显微组织主要由细小柱状晶和蜂窝状晶粒组成。“层-层”和“道-道”熔池边界清晰可见,经固溶时效后边界基本消失,但晶界清晰可见,再结晶晶粒呈合并生长方式长大。650 ℃时效时,试样中少量M₂₃C₆分布于晶界,显微硬度相对较高;随着时效温度的升高,850 ℃时效后试样的晶粒进一步长大,沿晶界形成了大量不连续M₂₃C₆。