《后处理激光增材制造合金钢件的组织和性能演化》

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激光增材制造是以激光为能量源,通过逐层熔化材料粉末或线材直接制造出零件的一种激光快速成形技术。常见的两种激光增材制造技术方法是以材料同步送进为主要特征的激光熔化沉积(LMD)和以粉末床为主要特征的选区激光熔化(SLM)。激光增材制造合金钢部构件的研究进展不大,主要原因是合金钢成分复杂,组织变化对环境及温度等工艺参数敏感且难以在激光熔池的非平衡凝固过程中有效调控,导致激光成形合金钢力学性能难以满足要求。本课题就是通过后热处理对相关激光增材制造合金钢进行组织调控,使其综合力学性能达到服役标准要求。

发现激光增材制造合金钢的气孔形成机理,提出了消除气孔的成分改性方法。激光成形过程中,源自合金钢粉末中的残O易与C在熔池中反应生成CO或CO2气体,一旦气体不能逃逸则在熔池中形成气泡,气泡在合金钢冷却时转变为气孔。在合金钢粉末中混入适量的与O亲和力比C强的合金元素如Cr,它们能在激光熔池中优先形成稳定的固态氧化物,即起“捕O、固C”的作用,避免熔池中产生气泡。通过控制适当工艺,固态氧化物能以细小颗粒弥散析出,进一步强化成形合金钢。

激光增材制造合金钢增强热处理-马氏体组织调控。马氏体是高强度组织,但激光增材制造合金钢一般不具有该组织。

激光增材制造合金钢增韧热处理—贝氏体组织调控。贝氏体是高韧组织,通过热处理制度探索,发现对激光成形沉积态合金钢进行“奥氏体化+熔盐低温淬火”复合处理,可以获得贝氏体组织,进一步细化淬火温度与时间,可以获得粒状、板条状等形态与尺寸不同的贝氏体组织,则导致合金钢抗拉、屈服强度以及延伸率相应地出现规律性变化并可实现在较宽泛的范围内进行调控。

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