选区激光熔化钴铬合金工艺与性能研究

发布时间：2017-03-11 12:45

  本文关键词：选区激光熔化钴铬合金工艺与性能研究，由笔耕文化传播整理发布。

《北京工业大学》 2015年

选区激光熔化钴铬合金工艺与性能研究

赵进炎  

【摘要】：3D打印技术是以数字化模型为基础,将材料逐层堆叠成实体零件的新型制造技术,是先进制造技术的重要组成部分,而选区激光熔化(Selective Laser Melting,SLM)属于典型的金属3D打印技术。当前,SLM技术在国外已广泛用于航空航天、汽车、生物医疗等领域,国内对该技术的应用虽在航空航天领域已达到了国际领先水平,但在其他领域尤其是对个性化植入需求量较大的生物医疗领域应用较少,技术不成熟,缺乏相关工艺研究。此外,在装备设计、核心器件、材料以及成型软件方面,国内的基础也相对薄弱。本论文以口腔应用领域为背景,立足装备设计以及工艺优化研究,采用钴铬合金为成型材料,利用自主开发的选区激光熔化设备进行了系统的工艺优化研究。通过单层单道成型实验获得了合理的工艺窗口以及初步的优化参数;单层多道实验确定了搭接率对成型质量的影响;最后通过正交实验探索了激光线能量、组分含量、粉层厚度以及层间策略对体成型制件性能的影响规律,同时阐述了制件性能之间的内在联系。研究发现:通过优化的工艺参数可以获得激光能量密度与熔宽的稳定拟合关系,从而为单层多道以及体成型提供合理的工艺参考;搭接率为35%时,相邻熔道之间搭接紧密,重熔部分的膨胀高度合理,使单层多道成型表面粗糙度最低为5μm,获得了光滑平整的表面;各因素对体成型之间表面粗糙度、致密度的影响顺序均为粉层厚度激光线能量组分含量层间策略,且各因素均对两者呈现出完全相反的影响趋势。成型过程中粉层的熔化收缩以及厚度的累积是造成成型质量变差的重要原因;表面粗糙度的累积效应越小,成型件内部的孔隙数量越少,从而提高致密度;制件的宏观硬度对致密度具有显著的依赖关系,致密度越大,宏观硬度越大,通过优化工艺制得的工件致密度达到98.04%,宏观硬度为40HRC,符合ASTM标准。

【关键词】：
【学位授予单位】：北京工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG665
【目录】：

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本文编号：250471