激光近净成形316L不锈钢块体材料的工艺与性能研究

发布时间：2017-10-15 06:28

  本文关键词：激光近净成形316L不锈钢块体材料的工艺与性能研究

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【摘要】：激光近净成形技术是金属零件增材制造领域的重要组成部分,是近年来在同步送粉式激光熔覆工艺的基础上逐渐发展起来的新兴激光增材制造技术。激光近净成形块体材料时,激光束扫描路径的规划与实现是保证零件高质量和高精度的关键所在。因此,研究激光束扫描路径对成形零件内部微观组织演变和性能的影响很有意义。首先,本文通过单道单层激光熔覆实验,系统性地研究了激光功率、粉末输送速率和激光束扫描速度三种工艺参数对熔覆层宏观形貌、微观组织和维氏硬度的影响。其次,通过单层多道横向搭接和单道多层纵向搭接实验,分析并总结出横向搭接率和Z轴提升高度对成形的影响。最后,利用上述优化的工艺参数,采用三种激光束扫描路径成形不锈钢块体材料,对其凝固组织和性能进行了分析探讨,并研究了固溶处理对块体材料的影响。主要结论总结如下：(1)在激光功率、粉末输送速率和激光束扫描速度三种工艺参数中,激光束扫描速度对单道单层熔覆层形貌(包括高度和宽度)的影响最为显著。对于熔覆层内部凝固组织,粉末输送速率主要影响组织形态,而激光功率和激光束扫描速度主要影响晶粒尺寸。(2)横向搭接率对熔覆层的表面平整度有显著影响,其中当横向搭接率为50%和66.7%时,熔覆层表面均比较平整,满足搭接质量的要求。Z轴提升高度设定为0.3 mm时可成功制备出稳定薄壁墙试样。(3)激光束扫描路径可显著影响块体材料内部的显微组织和拉伸力学性能,采用双向正交扫描路径制备的试样的力学性能最好。经固溶处理后,三种块体材料的抗拉强度均减小,伸长率均增大。对于电化学性能,薄壁墙试样的耐腐蚀性能最差,另两种试样的耐腐蚀性能相近,并且热处理可明显改善材料的耐腐蚀性能。
【关键词】：激光近净成形技术 激光束扫描路径 微观组织 拉伸力学性能
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG665
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-23
• 1.1 现代机械制造技术9-12
• 1.1.1 减材制造技术9-10
• 1.1.2 等材制造技术10
• 1.1.3 增材制造技术10-12
• 1.2 激光熔覆技术概述12-15
• 1.2.1 激光熔覆技术12-13
• 1.2.2 激光熔覆技术的特点13-14
• 1.2.3 激光熔覆技术的应用14-15
• 1.3 激光近净成形技术概论15-21
• 1.3.1 激光近净成形技术15-17
• 1.3.2 激光近净成形技术的特点17
• 1.3.3 激光近净成形技术的应用17-18
• 1.3.4 激光近净成形技术的研究进展18-21
• 1.4 本文课题的主要研究内容21-23
• 2 实验部分23-28
• 2.1 实验设备与材料23-25
• 2.1.1 激光近净成形系统23-24
• 2.1.2 实验材料24-25
• 2.2 显微组织分析25-26
• 2.2.1 金相显微镜25
• 2.2.2 扫描电子显微镜25-26
• 2.3 机械性能测试26
• 2.3.1 微硬度测试26
• 2.3.2 拉伸力学性能测试26
• 2.4 电化学性能测试26-27
• 2.5 材料密度测量27-28
• 3 激光近净成形工艺参数的研究28-44
• 3.1 工艺参数对单道单层激光熔覆层的影响28-38
• 3.1.1 粉末输送速率对单道单层激光熔覆层的影响28-33
• 3.1.2 激光功率对单道单层激光熔覆层的影响33-35
• 3.1.3 激光束扫描速度对单道单层激光熔覆层的影响35-38
• 3.2 横向搭接率对单层多道熔覆层的影响38-40
• 3.2.1 横向搭接率对宏观形貌的影响38-39
• 3.2.2 熔覆层横向搭接区域的微观组织39-40
• 3.3 激光成形金属薄壁零件的研究40-42
• 3.4 本章小结42-44
• 4 激光束扫描路径与热处理对块体成形材料组织和性能的影响44-56
• 4.1 显微组织分析44-48
• 4.1.1 沉积态试样的显微组织44-47
• 4.1.2 热处理态试样的微观组织47-48
• 4.2 显微硬度测试48-50
• 4.2.1 沉积态试样的显微硬度48-49
• 4.2.2 热处理态试样的显微硬度49-50
• 4.3 拉伸力学性能测试50-53
• 4.3.1 沉积态试样的拉伸力学性能50-53
• 4.3.3 热处理态试样的拉伸力学性能53
• 4.4 电化学性能测试53-55
• 4.5 本章小结55-56
• 结论56-58
• 参考文献58-63
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况63-64
• 致谢64-65

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本文编号：1035602