选区激光熔化成形用Inconel 625合金粉末及制品的性能研究

发布时间：2017-07-03 20:26

  本文关键词：选区激光熔化成形用Inconel 625合金粉末及制品的性能研究

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【摘要】：选区激光熔化成形(Selective Laser Melting,SLM)是一种典型的增材制造技术,能够制造结构复杂、机械性能优良的金属零件,具有广阔的应用前景和经济效益。目前国内外对SLM成形技术的研究集中在SLM成形工艺方面,而在SLM成形用金属粉末的制备及性能研究较少。本文对SLM成形用Inconel625合金粉末的制备工艺、性能特征及SLM成形Inconel 625合金制品的组织结构、力学性能进行系统研究,主要完成以下工作:采用真空电极感应熔化气雾化技术制备Inconel 625合金粉末,在Ar雾化介质、雾化压力3.5MPa、电极进给速度30mm/min的工艺下,制得的Inconel 625合金粉末,颗粒表面光滑,球形度高,O含量低于0.01%;采用筛网筛分、气流分级对粉末进行粒度分级处理,得到粒度分布15~53μm的SLM成形用Inconel 625合金粉末,但是无法避免微小颗粒形成的“卫星球”及粉末团聚现象。利用激光粒度分析仪、扫描电子显微镜、粉末综合特性测试仪等仪器对制备的、国外进口的SLM成形用Inconel 625合金粉末进行全面的分析研究。结果表明:粉末中非金属成分含量都控制在较低的水平;颗粒球形度0.8,存在“卫星球”、“空心球”粉末,颗粒凝固组织主要为胞状晶和树枝晶;粉末粒度范围80μm,平均粒度在28~35μm之间,粒度分布区间20~30μm的占比最高,BET比表面积0.1m2/g,霍尔流速20s,松装密度4.0 g/cm3。与国外进口的粉末相比,制备的SLM成形用Inconel 625合金粉末氧含量最低,球形度最高,粉末平均粒度大于国外进口的粉末,粉末流动性能优于国外进口的SLM成形用Inconel 625合金粉末。在EOS M280设备上对制备的、国外进口的Inconel 625合金粉末进行SLM成形试验。结果表明:SLM成形的Inconel 625合金制品不存在变形和开裂等宏观缺陷,表面具有激光扫描痕迹特征;国外进口粉末的SLM成形组织出现长度150μm的微裂纹和尺寸20μm的夹杂物,相组织为单一的奥氏体结构;成形制品的致密度达到99%以上,硬度值在270~300HBW之间,屈服、抗拉强度分别在690~750MPa、950~1050MPa之间,拉伸强度均高于标准要求;成形制品的拉伸、冲击断口形貌类似,均匀分布着韧窝结构,呈现韧性断裂特征;经过1140℃、2h的固溶处理,成形制品的硬度下降30%左右,拉伸强度降低有所降低,塑性和冲击性能得到不同程度的提高;制备的Inconel 625合金粉末的SLM成形制品,组织均匀致密,未产生微裂纹、夹杂物缺陷,力学性能高于国外进口粉末的SLM成形制品。
【关键词】：选区激光熔化 粉末性能 显微组织 力学性能
【学位授予单位】：机械科学研究总院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TF123.71;TG665
【目录】：

• 中文摘要4-5
• 英文摘要5-9
• 第一章 绪论9-17
• 1.1 选区激光熔化成形技术（SLM）9-12
• 1.1.1 SLM成形技术的原理及应用9-11
• 1.1.2 SLM成形技术的研究进展11-12
• 1.2 SLM成形用金属粉末12-14
• 1.2.1 SLM成形用金属粉末的性能特点12
• 1.2.2 SLM成形用金属粉末的制备方法12-14
• 1.3 Inconel 625合金简介14-15
• 1.4 研究目的15-16
• 1.5 研究内容16-17
• 第二章 试验材料及研究方法17-24
• 2.1 试验材料17
• 2.2 试验方法及仪器设备17-24
• 2.2.1 粉末制备方法及设备17-18
• 2.2.2 粉末性能分析18-21
• 2.2.3 SLM成形设备21-22
• 2.2.4 SLM成形制品性能分析22-24
• 第三章 SLM成形用Inconel 625合金粉末的制备24-31
• 3.1 Inconel 625合金粉末的雾化制备24-26
• 3.1.1 雾化工艺条件24-25
• 3.1.2 雾化前后化学成分对比25
• 3.1.3 雾化粉末的颗粒形貌特征25-26
• 3.2 Inconel 625合金粉末的分级处理26-30
• 3.2.1 分级处理工艺条件26-27
• 3.2.2 分级处理后粉末的颗粒形貌27-28
• 3.2.3 分级处理后粉末的粒度分布28-30
• 3.3 本章小结30-31
• 第四章 SLM成形用Inconel 625合金粉末的性能研究31-48
• 4.1 SLM成形用Inconel 625合金粉末的化学成分31-34
• 4.1.1 粉末化学成分分析31-32
• 4.1.2 粉末红外光谱分析32-33
• 4.1.3 粉末化学成分对SLM成形过程的影响33-34
• 4.2 SLM成形用Inconel 625合金粉末的颗粒形貌34-39
• 4.2.1 粉末颗粒SEM形貌34-36
• 4.2.2 粉末颗粒显微组织观察36-38
• 4.2.3 粉末颗粒球形度38-39
• 4.3 SLM成形用Inconel 625合金粉末的粒度分布39-44
• 4.3.1 粉末粒度大小及分布39-42
• 4.3.2 粉末比表面积42
• 4.3.3 粉末粒度分布对SLM成形过程的影响42-44
• 4.4 SLM成形用Inconel 625合金粉末的流动性能44-46
• 4.4.1 粉末流动性能数据分析44-45
• 4.4.2 不同粒度分布粉末的流动性能比较45-46
• 4.5 本章小结46-48
• 第五章 SLM成形Inconel 625合金制品的性能研究48-70
• 5.1 SLM成形工艺条件48-51
• 5.2 SLM成形Inconel 625合金制品的显微组织51-59
• 5.2.1 显微组织观察51-55
• 5.2.2 EDS能谱分析55-57
• 5.2.3 物相结构分析57-58
• 5.2.4 DSC热分析58-59
• 5.3 SLM成形Inconel 625合金制品的密度59
• 5.4 SLM成形Inconel 625合金制品的硬度59-60
• 5.5 SLM成形Inconel 625合金制品的拉伸试验60-66
• 5.5.1 拉伸试验数据分析61-63
• 5.5.2 拉伸断口形貌分析63-66
• 5.6 SLM成形Inconel 625合金制品的冲击试验66-69
• 5.6.1 冲击试验数据分析66
• 5.6.2 冲击断口形貌分析66-69
• 5.7 本章小结69-70
• 第六章 全文总结及展望70-72
• 6.1 全文总结70-71
• 6.2 展望71-72
• 参考文献72-77
• 致谢77-78
• 在学期间发表的学术论文和参加科研情况78

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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1 孙骁;选区激光成形用IN718合金粉末特性及成形件组织结构的研究[D];重庆大学;2014年

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