激光增材制造或稱為3D打印技術(shù)，是基于微積分的思想，采用激光分層掃描、疊加成形的方式逐層增加材料將數(shù)字模型轉(zhuǎn)換成三維實體零件。真正意義上實現(xiàn)了數(shù)字化、智能化加工，具有加工柔性高、無需模具、工序少、加工周期短、可以加工任意形狀、尺寸適應(yīng)性好、對于小批量零件加工成本低且成形件物理化學(xué)性能優(yōu)異等優(yōu)點。目前，已廣泛應(yīng)用于航空航天、能源、汽車制造以及醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。傳統(tǒng)的加工方法制造IN718合金零件，刀具磨損嚴重，難于加工，成本高且不能制造復(fù)雜構(gòu)件。而IN718合金激光增材制造技術(shù)使零件的結(jié)構(gòu)不再受限制，另外還可以應(yīng)用于損壞零件的修復(fù)，節(jié)約了成本。由于增材制造技術(shù)的特殊性，其對材料質(zhì)量、激光光束質(zhì)量、過程穩(wěn)定性、工藝標準提出了更高要求。因此，本文研究IN718鎳基高溫合金光纖激光增材制造的工藝、組織和性能，為后期鎳基高溫合金零件的制造、修復(fù)提供理論基礎(chǔ)。 本文系統(tǒng)研究了IN718合金激光增材制造的工藝特性，為了解決成形過程氧化問題，需采用充氬環(huán)境保護。研究表明：送粉速率是影響沉積高度的主要因素，激光功率是影響沉積寬度的主要因素，影響成形均勻性的主要因素是線能量和Z軸升移量Z。并獲得優(yōu)化工藝范圍:激光功率（300W～700W）；送粉速率(3～13g/min）； Z（0.4～0.6）；線能量（50～100J/mm）。在此工藝范圍內(nèi)，沉積寬度控制在0.7mm～2.1mm，單層沉積高度控制在1.1～2.1mm，成形精度控制在±0.05mm。獲得了無氣孔、裂紋、夾雜缺陷，致密的成形件，致密度可達99.98%，平均抗拉強度為869MP，平均延伸率為22%，約為鑄件延伸率的2倍。 重點研究了IN718合金激光增材制造成形件的組織。激光增材制造得到的成形件組織均勻、細密，通過控制溫度梯度得到在成形件的內(nèi)部生長方向趨于一致的細長柱狀晶，貫穿沉積層間外延生長。研究發(fā)現(xiàn)：成形件的拉伸性能和柱狀晶的尺寸、受力方向密切相關(guān)�？梢酝ㄟ^調(diào)節(jié)激光功率、初始溫度、掃描度速來控制柱狀晶的尺寸。另外，改變掃描速度，還可以控制柱狀晶生長角度。進而實現(xiàn)控制成形件性能的目的。 為了進一步改善激光增材制造IN718合金的力學(xué)性能，需對成形件進行熱處理。在優(yōu)化的熱處理工藝（強均勻化+固溶+雙時效）下，成形件中γ″、γ′強化相顆粒充分析出并消除枝晶間的偏析相Laves脆性相，成形件抗拉的強度從869MPa提高到1350MPa，提高了約36%；屈服強度從500MPa升高到約1000MPa，提高了約100%；達到了鑄件強度水平。另外，熱處理使硬度平均值明顯提高。

【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：TG132.3;TH164
【目錄】：

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