GH4169镍基合金粉末选区激光熔化基础工艺研究

发布时间：2017-03-20 13:01

  本文关键词：GH4169镍基合金粉末选区激光熔化基础工艺研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：选区激光熔化（Selective Laser Melting，SLM）是一种能直接制造终端、近终端金属产品的新型3D打印(3D Printing)技术。国外镍基合金粉末选区激光熔化技术不成熟，国内研究甚少。立足于此，本课题以GH4169镍基合金粉末为试验材料在LWY400P激光设备上进行选区激光熔化的工艺试验研究，为开发镍基合金粉末的选区激光熔化成型技术奠定基础。 本文主要通过单层单道、单层多道、多层多道工艺试验，探究了激光电流、激光频率、脉冲宽度、扫描速度、铺粉厚度、扫描间距等参数对GH4169镍基合金粉末成型性、制件致密度和微观硬度的影响规律。揭示其成型过程中球化、孔隙、裂纹、翘曲、飞溅等缺陷的形成机理并提出防止措施，并对工艺参数进行了优化，获得高致密度、高性能的镍基合金试样。同时对添加铼的镍基合金粉末成型性试验进行初步探索。 研究发现：扫描线线宽和线高随激光电流、脉冲宽度和激光频率的增加和扫描速度的降低而增大；铺粉厚度对扫描线宽的影响不大，和扫描线高之间呈正相关性；过大或过小的参数对对成型件的致密度和微观硬度都不利。GH4169镍基合金粉末选区激光熔化的优化工艺参数组为：激光电流140A，扫描速度150mm/min，扫描间距0.35mm，脉冲宽度5.5ms，，激光频率12Hz，铺粉厚度0.15mm。优化工艺参数组下SLM成型件的表面基本平整，致密度达98.45%，微观硬度达427HV。
【关键词】：选区激光熔化 GH4169镍基合金 缺陷分析 微观硬度 致密度
【学位授予单位】：中北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TG665
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 1 绪论10-18
• 1.1 选区激光熔化技术概述10-15
• 1.1.1 选区激光熔化技术原理10-12
• 1.1.2 选区激光熔化技术优缺点12
• 1.1.3 选区激光熔化国内外研究现状12-15
• 1.2 课题来源及研究意义15-16
• 1.2.1 课题来源15
• 1.2.2 研究意义15-16
• 1.3 研究内容及技术路线16-18
• 1.3.1 研究内容16
• 1.3.2 技术路线16-18
• 2 试验材料、设备及试验方法18-23
• 2.1 试验材料18-20
• 2.1.1 基体材料18-19
• 2.1.2 熔化材料19-20
• 2.2 试验设备及方法20-23
• 2.2.1 选区激光熔化设备20-21
• 2.2.2 制取试样的相关设备21-22
• 2.2.3 性能分析与组织观察设备22-23
• 3 镍基合金粉末选区激光熔化工艺试验23-43
• 3.1 单层单道工艺试验24-34
• 3.1.1 激光电流对单层单道扫描线线宽、线高及外观形貌的影响25-27
• 3.1.2 脉冲宽度对单层单道扫描线线宽、线高及外观形貌的影响27-29
• 3.1.3 扫描速度对单层单道扫描线线宽、线高及外观形貌的影响29-30
• 3.1.4 激光频率对单层单道扫描线线宽、线高及外观形貌的影响30-32
• 3.1.5 铺粉厚度对单层单道扫描线线宽、线高及外观形貌的影响32-34
• 3.2 单层多道工艺试验34-40
• 3.2.1 扫描间距对单层多道扫描成型质量的影响35-37
• 3.2.2 激光电流对单层多道扫描成型质量的影响37-38
• 3.2.3 扫描速度对单层多道扫描成型质量的影响38-39
• 3.2.4 铺粉厚度对单层多道扫描成型质量的影响39-40
• 3.3 多层多道工艺试验40-42
• 3.4 本章小结42-43
• 4 镍基合金粉末选区激光熔化的缺陷分析43-53
• 4.1 球化形成机理及防止措施44-47
• 4.2 孔隙形成机理及防止措施47-48
• 4.3 裂纹形成机理及防止措施48-49
• 4.4 翘曲形成机理及防止措施49-51
• 4.5 飞溅形成机理及防止措施51-52
• 4.6 本章小结52-53
• 5 SLM 成型件性能分析及微观组织观察53-66
• 5.1 成型件致密度分析53-58
• 5.1.1 扫描间距对成型件致密度的影响53-54
• 5.1.2 激光电流对成型件致密度的影响54-56
• 5.1.3 扫描速度对成型件致密度的影响56-57
• 5.1.4 铺粉厚度对成型件致密度的影响57-58
• 5.2 成型件微观硬度分析58-62
• 5.2.1 扫描间距对成型件显微硬度的影响59
• 5.2.2 激光电流对成型件显微硬度的影响59-60
• 5.2.3 扫描速度对成型件显微硬度的影响60-61
• 5.2.4 最优工艺参数下成型件的微观硬度61-62
• 5.3 成型件组织形貌观察62-64
• 5.3.1 金相显微组织观察62-63
• 5.3.2 扫描微观组织观察63-64
• 5.3.3 断口形貌的观察64
• 5.4 本章小结64-66
• 6 含 Re 镍基合金粉末选区激光熔化工艺试验66-69
• 6.1 含 Re 镍基合金粉末的 SLM 工艺试验66-68
• 6.2 本章小结68-69
• 7 总结和展望69-71
• 7.1 工作总结69-70
• 7.2 研究展望70-71
• 参考文献71-75
• 攻读硕士期间发表的论文75-76
• 致谢76-77

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