18Ni-300馬氏體時效鋼選區(qū)激光熔化成形組織性能研究.pdf

1、選區(qū)激光熔化（Selective Laser Melting，SLM）技術(shù)基于逐層疊加思想，在加工高性能零部件方面有著獨(dú)特的優(yōu)勢，是目前快速成形中最具有發(fā)展前景的一項新型增材制造技術(shù)而被廣泛應(yīng)用與航空航天、生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域。18Ni-300馬氏體時效鋼具有超高強(qiáng)度和優(yōu)良塑性而被廣泛應(yīng)用于航空航天等領(lǐng)域。本文將SLM技術(shù)與18Ni-300馬氏體時效鋼相結(jié)合，圍繞18Ni-300SLM成形及熱處理技術(shù)進(jìn)行基礎(chǔ)研究。一方面探究不同工藝參數(shù)對18

2、Ni-300馬氏體時效鋼成形特性的影響規(guī)律，進(jìn)而最優(yōu)化工藝參數(shù)并成形出無明顯缺陷試樣，分析其微觀組織；另一方面基于正交試驗研究固溶溫度和時效溫度對制件組織和力學(xué)性能的影響規(guī)律，從而最優(yōu)化熱處理工藝。論文主要取得了以下結(jié)果：
　?、僭赟LM成形18Ni-300馬氏體時效鋼的研究基礎(chǔ)上，對SLM成形過程中可能出現(xiàn)的缺陷，如球化、孔隙、裂紋、殘余應(yīng)力等產(chǎn)生的機(jī)理和預(yù)防措施進(jìn)行了分析和研究。結(jié)果表明，可以通過加熱基板進(jìn)行預(yù)熱、優(yōu)化工藝參數(shù)

3、、進(jìn)行熱處理、采用高純惰性氣體保護(hù)、添加合金元素和壓實粉末等措施來改善缺陷。
　?、谠诓煌€能量密度下成形18Ni-300試樣，分析制件的表面形貌、致密度、粗糙度、硬度和顯微組織。結(jié)果表明，不同線能量密度下制件的表面形貌、致密度、粗糙度和硬度存在較大的差異，由此最優(yōu)工藝參數(shù)為激光功率170W，掃描速度1250mm/s，鋪粉厚度30μm，掃描間距100μm，打印間距0.05mm，氧含量≤1.3%，進(jìn)而在此最優(yōu)工藝參數(shù)條件下制備出了無

4、明顯缺陷、內(nèi)部組織均勻的制件；由金相分析發(fā)現(xiàn)，SLM成形18Ni-300制件沉積態(tài)組織由胞狀樹枝晶組成，存在大量板條馬氏體和少量殘余奧氏體。
　?、刍谡辉囼灧ㄌ骄苛斯倘軠囟?、固溶時間、時效溫度和時效時間對SLM成形18Ni-300力學(xué)性能的顯著性。結(jié)果表明，時效溫度和時效時間對 SLM成形18Ni-300制件的影響較為顯著，基于位級因素圖確定了最優(yōu)熱處理工藝為900℃/20min固溶（4次循環(huán)）+480℃/5h時效，該熱處理條

5、件下獲取的制件最大抗拉強(qiáng)度為2109MPa，屈服強(qiáng)度為1374MPa。
　?、芾脝我蛔兞糠?，研究了固溶溫度和時效溫度對SLM成形18Ni-300制件顯微組織和力學(xué)性能的影響。結(jié)果表明，在860℃-1000℃固溶時，固溶溫度與晶粒細(xì)化關(guān)系密切，但與制件的力學(xué)性能幾乎無關(guān)，抗拉強(qiáng)度均為2000-2100MPa，斷口形貌表現(xiàn)為韌窩斷裂；時效溫度對制件力學(xué)性能的影響表現(xiàn)出很大的差異，過高或過低的時效溫度均表現(xiàn)出較差的力學(xué)性能和斷口形貌存