IN738合金粉末特性及其选区激光熔化成形性能研究
发布时间：2021-06-27 11:40
近年来,选区激光熔化技术（Selective Laser Melting,SLM）由于加工周期短、材料利用率高、能够成形传统工艺难以实现的复杂零件结构等特点,而在全球得到快速的发展。目前,国内外对于SLM成形技术的研究主要集中在成形设备开发、成形工艺优化以及成形零件的后处理等方面,有关于SLM成形用金属粉末特性及其对成形件质量的影响研究相对较少,特别是国内许多成形用高品质粉末原材料仍需从国外进口,这极大增加了SLM成形技术的研发和使用成本,制约了国内增材制造技术的进一步发展,为此,本文从粉末特性入手,对不同批次的IN738合金粉末进行SLM成形试验,对比分析了粉末特性对成形件表面质量、致密度以及力学性能的影响规律,同时研究了SLM成形件内部微观组织结构以及飞溅、孔隙、裂纹等缺陷的分布特点和形成原因。利用扫描电子显微镜、激光粒度分析仪、激光共聚焦显微镜等全面表征了SLM成形用IN738合金粉末的性能特征,结果表明:各批次粉末颗粒大部分呈球状,有少量卫星颗粒和空心粉末的存在;粉末粒度呈单峰且正态分布,当粉末颗粒中粗粉数量较多时,粉末松装密度和振实密度较差,而细粉数量较多时,粉末流动性较差;...
【文章来源】：兰州理工大学甘肃省
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
增材制造流程图
IN738 合金粉末特性及其选区激光熔化成形性能研究1.2 选区激光熔化成形技术1.2.1 选区激光熔化成形技术原理及特点选区激光熔化技术是 20 世纪 80 年代出现的一种新型快速原型制造技术（RapidPrototyping，RP），它利用高能激光束选择性地熔化每一层金属粉末，待粉末层层叠加后获得致密的金属零件，如图 1.2 所示。SLM 技术综合了 CAD/CAM、数控、光学、冶金及材料科学等技术，以各种纯金属或合金粉末作为原材料，在高能热源的照射作用下，金属粉末经快速熔化、快速凝固过程后获得均匀细小的晶粒组织，且成形件致密度接近 100%，机械性能与锻件相当，因而 SLM 技术被誉为快速原型技术的一次成功飞跃[4,5]。SLM 技术具有加工周期短、材料利用率高、原材料范围广（单一金属粉末、高熔点难熔合金粉末、复合粉末等）、可以制造传统工艺难以生产加工的复杂金属零件等特点，已成为所有快速成形技术中最具有发展前景的技术，目前，利用 SLM 技术直接制造的精密复杂金属零件已经广泛地应用于航空航天、生物医疗、汽车制造等领域。
图 1.3 选区激光熔化成形原理示意图选区激光熔化成形技术的出现丰富和拓展了传统制造工艺，在较短的时间内得到了快速发展，该技术相比于其他传统加工方法具有以下优点：（1）成形零件周期相对较短。选区激光熔化技术可直接成形终端金属产品，成形件不需要后处理环节或者仅仅只需喷砂、抛光等简单的表面处理，极大地缩短了产品制造周期；（2）成形零件致密度高。选区激光熔化成形能够获得冶金结合、材料致密度高达 100%、且机械性能与锻件相当的金属零件；（3）成形零件具有较高的尺寸精度（可达±0.1 mm）和良好的表面粗糙度（Ra为 30～50 μm）。高能激光束通常可以聚焦为几十微米大小的光斑，在较快的扫描速度下也能使金属粉末充分熔化，从而获得表面质量好、尺寸精度高的成形件；（4）成形零件柔性化程度高。在成形过程中不会受到零件复杂程度的限制，可以制造出传统工艺方法难以制造甚至无法制造的复杂结构金属零件（如封闭内腔、薄壁结构等）。（5）原材料选择广泛且材料利用率高。激光器提供的高能量均能使单一金属粉
【参考文献】：
期刊论文
[1]俄罗斯粉末高温合金研究进展[J]. 张义文. 粉末冶金工业. 2018(06)
[2]选区激光烧结用粉末材料研究进展[J]. 刘景博,刘世锋,刘全明,杨鑫,张朝晖. 兵器材料科学与工程. 2018(04)
[3]激光选区熔化成形高温镍基合金研究进展[J]. 王迪,钱泽宇,窦文豪,杨永强,李晟,白玉超,肖泽锋. 航空制造技术. 2018(10)
[4]氩气雾化René104镍基高温合金粉末的显微组织和凝固缺陷[J]. 苏鹏飞,刘祖铭,郭旸,麻梦梅,段然曦,陈仕奇. 中南大学学报(自然科学版). 2018(01)
[5]航空航天用高品质3D打印金属粉末的研究与应用[J]. 韩寿波,张义文,田象军,刘明东,贾建. 粉末冶金工业. 2017(06)
[6]同轴送粉器喷嘴研究进展[J]. 彭如意,罗岚,刘勇,王楠. 激光与光电子学进展. 2017(08)
[7]金属粉末选区激光熔化球化现象研究[J]. 张格,王建宏,张浩. 铸造技术. 2017(02)
[8]K4202高温合金激光选区熔化成形微观组织研究[J]. 左蔚,张权明,吴文杰,周化光. 火箭推进. 2017(01)
[9]激光增材制造技术常用金属材料激光吸收率测量[J]. 严深平,张安峰,梁少端,王潭. 航空制造技术. 2017(17)
[10]激光选区熔化成形技术制备高温合金GH4169复杂构件[J]. 王会杰,崔照雯,孙峰,刘红宾,唐众民. 粉末冶金技术. 2016(05)
博士论文
[1]激光选区熔化成形镍基高温合金的组织与性能演变基础研究[D]. 李帅.华中科技大学 2017
[2]选区激光熔化成型不锈钢零件特性与工艺研究[D]. 王迪.华南理工大学 2011
[3]金属粉末选择性激光熔化成形的关键基础问题研究[D]. 李瑞迪.华中科技大学 2010
硕士论文
[1]激光选区熔化成形AlSi10Mg合金的显微组织与力学性能研究[D]. 余开斌.华南理工大学 2018
[2]18Ni-300粉末激光选区熔化成型工艺及成型件性能研究[D]. 蔡伟军.兰州理工大学 2018
[3]316L不锈钢微细球形粉末的制备及其SLM成形试验研究[D]. 陈莹莹.华南理工大学 2018
[4]GH4169金属粉末选区激光熔化成型工艺及性能研究[D]. 路超.兰州理工大学 2017
[5]选区激光熔化成形用Inconel 625合金粉末及制品的性能研究[D]. 杨启云.机械科学研究总院 2016
[6]选区激光熔化IN718合金的成分变化规律[D]. 李珠玲.哈尔滨工业大学 2016
[7]镍基高温合金粉末组织结构分析及性能研究[D]. 彭翰林.华南理工大学 2016
[8]选区激光熔化钴铬合金工艺与性能研究[D]. 赵进炎.北京工业大学 2015
[9]激光热处理过程中材料的激光吸收率研究[D]. 陈君.浙江工业大学 2008
[10]K438合金铝硅涂层抗高温氧化性能的研究[D]. 李里.哈尔滨工程大学 2004
本文编号：3252773
【文章来源】：兰州理工大学甘肃省
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
增材制造流程图
IN738 合金粉末特性及其选区激光熔化成形性能研究1.2 选区激光熔化成形技术1.2.1 选区激光熔化成形技术原理及特点选区激光熔化技术是 20 世纪 80 年代出现的一种新型快速原型制造技术（RapidPrototyping，RP），它利用高能激光束选择性地熔化每一层金属粉末，待粉末层层叠加后获得致密的金属零件，如图 1.2 所示。SLM 技术综合了 CAD/CAM、数控、光学、冶金及材料科学等技术，以各种纯金属或合金粉末作为原材料，在高能热源的照射作用下，金属粉末经快速熔化、快速凝固过程后获得均匀细小的晶粒组织，且成形件致密度接近 100%，机械性能与锻件相当，因而 SLM 技术被誉为快速原型技术的一次成功飞跃[4,5]。SLM 技术具有加工周期短、材料利用率高、原材料范围广（单一金属粉末、高熔点难熔合金粉末、复合粉末等）、可以制造传统工艺难以生产加工的复杂金属零件等特点，已成为所有快速成形技术中最具有发展前景的技术，目前，利用 SLM 技术直接制造的精密复杂金属零件已经广泛地应用于航空航天、生物医疗、汽车制造等领域。
图 1.3 选区激光熔化成形原理示意图选区激光熔化成形技术的出现丰富和拓展了传统制造工艺，在较短的时间内得到了快速发展，该技术相比于其他传统加工方法具有以下优点：（1）成形零件周期相对较短。选区激光熔化技术可直接成形终端金属产品，成形件不需要后处理环节或者仅仅只需喷砂、抛光等简单的表面处理，极大地缩短了产品制造周期；（2）成形零件致密度高。选区激光熔化成形能够获得冶金结合、材料致密度高达 100%、且机械性能与锻件相当的金属零件；（3）成形零件具有较高的尺寸精度（可达±0.1 mm）和良好的表面粗糙度（Ra为 30～50 μm）。高能激光束通常可以聚焦为几十微米大小的光斑，在较快的扫描速度下也能使金属粉末充分熔化，从而获得表面质量好、尺寸精度高的成形件；（4）成形零件柔性化程度高。在成形过程中不会受到零件复杂程度的限制，可以制造出传统工艺方法难以制造甚至无法制造的复杂结构金属零件（如封闭内腔、薄壁结构等）。（5）原材料选择广泛且材料利用率高。激光器提供的高能量均能使单一金属粉
【参考文献】：
期刊论文
[1]俄罗斯粉末高温合金研究进展[J]. 张义文. 粉末冶金工业. 2018(06)
[2]选区激光烧结用粉末材料研究进展[J]. 刘景博,刘世锋,刘全明,杨鑫,张朝晖. 兵器材料科学与工程. 2018(04)
[3]激光选区熔化成形高温镍基合金研究进展[J]. 王迪,钱泽宇,窦文豪,杨永强,李晟,白玉超,肖泽锋. 航空制造技术. 2018(10)
[4]氩气雾化René104镍基高温合金粉末的显微组织和凝固缺陷[J]. 苏鹏飞,刘祖铭,郭旸,麻梦梅,段然曦,陈仕奇. 中南大学学报(自然科学版). 2018(01)
[5]航空航天用高品质3D打印金属粉末的研究与应用[J]. 韩寿波,张义文,田象军,刘明东,贾建. 粉末冶金工业. 2017(06)
[6]同轴送粉器喷嘴研究进展[J]. 彭如意,罗岚,刘勇,王楠. 激光与光电子学进展. 2017(08)
[7]金属粉末选区激光熔化球化现象研究[J]. 张格,王建宏,张浩. 铸造技术. 2017(02)
[8]K4202高温合金激光选区熔化成形微观组织研究[J]. 左蔚,张权明,吴文杰,周化光. 火箭推进. 2017(01)
[9]激光增材制造技术常用金属材料激光吸收率测量[J]. 严深平,张安峰,梁少端,王潭. 航空制造技术. 2017(17)
[10]激光选区熔化成形技术制备高温合金GH4169复杂构件[J]. 王会杰,崔照雯,孙峰,刘红宾,唐众民. 粉末冶金技术. 2016(05)
博士论文
[1]激光选区熔化成形镍基高温合金的组织与性能演变基础研究[D]. 李帅.华中科技大学 2017
[2]选区激光熔化成型不锈钢零件特性与工艺研究[D]. 王迪.华南理工大学 2011
[3]金属粉末选择性激光熔化成形的关键基础问题研究[D]. 李瑞迪.华中科技大学 2010
硕士论文
[1]激光选区熔化成形AlSi10Mg合金的显微组织与力学性能研究[D]. 余开斌.华南理工大学 2018
[2]18Ni-300粉末激光选区熔化成型工艺及成型件性能研究[D]. 蔡伟军.兰州理工大学 2018
[3]316L不锈钢微细球形粉末的制备及其SLM成形试验研究[D]. 陈莹莹.华南理工大学 2018
[4]GH4169金属粉末选区激光熔化成型工艺及性能研究[D]. 路超.兰州理工大学 2017
[5]选区激光熔化成形用Inconel 625合金粉末及制品的性能研究[D]. 杨启云.机械科学研究总院 2016
[6]选区激光熔化IN718合金的成分变化规律[D]. 李珠玲.哈尔滨工业大学 2016
[7]镍基高温合金粉末组织结构分析及性能研究[D]. 彭翰林.华南理工大学 2016
[8]选区激光熔化钴铬合金工艺与性能研究[D]. 赵进炎.北京工业大学 2015
[9]激光热处理过程中材料的激光吸收率研究[D]. 陈君.浙江工业大学 2008
[10]K438合金铝硅涂层抗高温氧化性能的研究[D]. 李里.哈尔滨工程大学 2004
本文编号：3252773
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