选区激光熔化18Ni300成形及热处理前后组织与性能的研究

发布时间：2023-10-28 19:27

　　针对18Ni300马氏体时效钢在航空航天及精密锻模等领域制备复杂结构件时面临的材料利用率低、加工周期长和生产效率低等问题,本文采用SLM成形18Ni300马氏体时效钢,分析了SLM成形常见缺陷的成因,优化了成形工艺,为充分发挥该材料高强度的优势,选择固溶、固溶+时效的热处理,研究了沉积态和不同热处理状态下样件的组织、力学性能和摩擦磨损性能,具体研究结果如下:首先分别改变激光功率、扫描速度和扫描间距三个因素,研究了其对样件致密度、硬度、表面粗糙度的影响规律。寻得激光功率400 w、扫描速度1800 mm/s、扫描间距0.07 mm、铺粉层厚0.03 mm的组合参数下致密度最高,达到99.61%,表面粗糙度4.81μm,显微硬度375.6 HV。SLM成形中球化、裂纹和气孔等缺陷影响样件质量。采用S正交扫描策略探究了SLM成形18Ni300过程中球化、裂纹和气孔缺陷的成因,表明除工艺参数良好组合外,反复利用的粉体其异常的粉体特性更容易使样件出现缺陷,建议成形过程中严格控制其比例,保证样件合格率。最终制备的样件致密度在99.6%以上,硬度分布均匀、表面粗糙度优良,表明SLM成形18Ni300...

【文章页数】：75 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题研究背景及意义
    1.2 选区激光熔化技术
        1.2.1 SLM技术原理
        1.2.2 SLM技术国内外研究现状
    1.3 18Ni300马氏体时效钢
    1.4 本课题项目来源
    1.5 主要研究内容及路线
第2章 试验材料、设备及方法
    2.1 试验材料
    2.2 试验设备及方法
        2.2.1 选区激光熔化设备
        2.2.2 样件的制备
        2.2.3 热处理工艺
    2.3 组织观察与性能检测
        2.3.1 致密度及粗糙度测试
        2.3.2 微观组织及形貌表征
        2.3.3 物相及元素分析
        2.3.4 力学性能测试
第3章 工艺参数对SLM成形缺陷及致密度的影响
    3.1 工艺参数对致密度及表面形貌的影响
        3.1.1 试验参数的设计
        3.1.2 致密度与孔洞分布分析
        3.1.3 参数选择分析
    3.2 缺陷问题研究
        3.2.1 球化现象
        3.2.2 裂纹
        3.2.3 气孔
    3.3 粉体特性对致密度的影响
    3.4 不同工艺参数下粗糙度及硬度分析
        3.4.1 工艺参数对表面及侧面粗糙度的影响
        3.4.2 工艺参数对显微硬度的影响
    3.5 本章小结
第4章 SLM成形18Ni300组织及性能分析
    4.1 沉积态成形组织分析
        4.1.1 金相组织分析
        4.1.2 熔池组织生长预测
        4.1.3 显微组织分析
        4.1.4 亚晶粒微观组织分析
    4.2 沉积态力学性能分析
        4.2.1 残余应力分析
        4.2.2 SLM成形与锻造18Ni300力学性能差异分析
    4.3 本章小结
第5章 热处理对SLM成形18Ni300组织及性能的影响
    5.1 固溶温度对SLM成形18Ni300组织的影响
        5.1.1 不同固溶温度下的显微组织
        5.1.2 最佳固溶温度下的元素分析
        5.1.3 热力学计算
    5.2 固溶温度对SLM成形18Ni300力学性能的影响
        5.2.1 不同固溶温度下的显微硬度、拉伸及冲击性能分析
        5.2.2 不同固溶温度下的拉伸断口形貌分析
    5.3 时效温度对SLM成形18Ni300组织的影响
        5.3.1 不同时效温度下的显微组织
        5.3.2 最佳时效温度下的元素分析
        5.3.3 不同时效温度下的物相分析
        5.3.4 不同时效温度下的电化学特性分析
    5.4 时效温度对SLM成形18Ni300力学性能的影响
        5.4.1 不同时效温度下的显微硬度、拉伸及冲击性能分析
        5.4.2 不同时效温度下拉伸断口形貌分析
    5.5 时效温度对SLM成形18Ni300摩擦性能的影响
        5.5.1 时效温度对摩擦系数的影响
        5.5.2 固定载荷及频率下不同时效温度的摩擦性能分析
    5.6 本章小结
结论
参考文献
致谢
附录A 攻读学位期间所取得学术成果目录



本文编号：3857631