IN718合金的选区激光熔化成形工艺及性能研究

发布时间：2020-07-01 10:17

【摘要】：选区激光熔化技术基于微积分原理,根据轮廓数据利用高能量激光束将金属粉末逐层选择性地熔化,通过逐层铺粉、逐层熔化凝固堆积的方式,制造三维实体零件。该技术不受零件复杂性制约,具有制造周期短、材料利用率高、成品率高、可个性化定制等优点。由于选区激光熔化技术具有特殊性,对过程控制、材料特性、工艺可靠性、激光束稳定性等诸多方面均有较高要求,容易因成形工艺不当而影响制件质量。国内对Inconel 718合金的研究成果较少。因此,本文对Inconel 718合金选区激光熔化技术的工艺、组织及性能进行研究,为后期镍基高温合金的成形制造提供理论基础。本文通过选区激光熔化成形工艺实验,探究工艺参数对Inconel 718合金相对致密度、微观形貌、力学性能及物相分布的影响规律。研究表明:扫描速度、激光功率是影响Inconel 718合金成形性的主要因素,在工艺试验基础上获得此合金的最优化工艺参数:激光功率为315 W、扫描速度为1050 mm/s、扫描间距为0.09 mm、铺粉层厚为0.04 mm。在最佳工艺参数条件下,可获得较少孔隙、裂纹等缺陷且相对致密度最高达98.94%的成形件,拉伸强度和屈服强度均超过传统铸造工艺并接近于锻造退火工艺性能,延伸率是传统铸件的3倍。Inconel718合金内部组织成分均匀、致密,定向凝固的柱状晶组织均匀排列。散热特点导致了试样组织形貌的差异性;通过控制工艺参数在层积方向可以得到定向凝固的柱状晶组织;拉伸性能与沉积层间的热影响区有相关性;试样的硬度随着组织细化和致密化而有所提高。对选区激光熔化技术中存在的球化、裂纹、飞溅、孔隙等缺陷及形成机理进行了分析,通过优化工艺参数可以有效的抑制缺陷产生,选择与合金材料润湿性良好且膨胀系数高于合金材料的基板、烘干材料粉末以及提升材料抗热裂性能等方式均可以得到高致密度和高性能的成形件。
【学位授予单位】：哈尔滨理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TG665
【图文】：

示意图,成形原理,示意图,激光熔化

激光熔化的原理、应用及研究现状激光熔化技术的原理及优劣势光熔化(Selective Laser Melting，SLM)技术采用逐级累加是增材制造技术的一个重要组成部分。成形原理如图 1-1积分的原理，利用高能量激光束将单层粉末根据轮廓数金属粉末，通过逐层铺粉、逐层熔化凝固堆积的方式，该技术不受零件复杂性制约具有制造效率高、材料使用率可个性化定制、制造难度低、工件性能优异等优点[5]。

成形系统

图 1-2 SLM 成形系统Fig. 1-2 SLM system光熔化(SLM)技术作为增材制造的重要组成部分，具有诸料利用率高且来源广泛：通过激光熔化合金粉末生产的工，材料利用率达 90 %以上，有效降低材料成本；可使用上任何受热粘结的粉末均可采用，满足了制造业部分需受产品复杂程度限制：快速、精确地制造出任意复杂形状轻量化、结构合理的产品。发周期短，生产效率高：不需要传统的机床以及模具，直简单的表面处理即可，生产周期被显著的缩短，提升了品精度高：激光光斑尺寸小且扫描精度高，可制得具有高表面形态较好。产环境无限制：对生产环境没有苛刻要求且无需大面积、。性化定制：不受产品尺寸、结构复杂性限制，适合个性化肩大规模生产模式。

【参考文献】