選區(qū)激光熔化工藝（Selective laser melting,SLM）作為增材制造的一種方式,具有設(shè)計工藝簡單、成形件精度高、力學(xué)性能優(yōu)良的優(yōu)點(diǎn),應(yīng)用前景十分廣闊。316L不銹鋼（316L stainless steel,316L SS）和鈦合金憑借其各自的優(yōu)勢在航空航天和生物醫(yī)療領(lǐng)域都極具應(yīng)用價值。例如,不銹鋼牙冠、手術(shù)器械,鈦合金隔熱罩、人工關(guān)節(jié)等。這些部件精度要求高甚至需要個性化定制,同時鈦合金的機(jī)械加工十分困難。SLM的工藝特點(diǎn)恰好滿足上述要求,因此近些年研究人員在SLM成形316L SS和鈦合金領(lǐng)域投入了大量的精力。但是,316L SS的強(qiáng)度有限,在特殊環(huán)境下服役時也對其耐蝕性提出了更高的要求;在生物應(yīng)用領(lǐng)域,鈦合金的模量與人體骨骼差別比較大,耐蝕性也需要進(jìn)一步提高。因此,本研究通過向316L SS中摻入Co-Cr-Mo-W和鐵基非晶粉末,采用不同的SLM成形參數(shù),對316L SS及其復(fù)合材料的力學(xué)性能、耐蝕性能的改善進(jìn)行了詳細(xì)地研究;通過不同的激光成形參數(shù),對預(yù)制Ti-Cu-Zr-Fe-Sn-Si-Nb鈦合金進(jìn)行SLM處理,在鈦合金表面誘導(dǎo)原位形成非晶層,為SLM成形的... 

【文章來源】：山東大學(xué)山東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：87 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１－１選區(qū)激光熔化流程圖⑴

?山東大學(xué)碩士學(xué)位論文???激光束單次通過的掃描策略冷卻速率最高；采用掃描策略Ａ的ＳＬＭ處??理樣品比使用掃描策略Ｂ和Ｃ具有更好的機(jī)械性能。??？?＾ｓｒ，．，?■?Ｚ’?：■?■?■?？?ｙ?乙?ＶＪＰｎ＾?－?－?－?ｒ￣￣ｙ＾Ｊｒ＿ｒ??（ａ）?（ｂ）?（ｃ）??圖１－２掃描策略，其中：（ａ）交替掃描，激光束單次通過；（ｂ）交替掃描，激光??束多次通過；（ｃ）交叉掃描，激光束單次通過１４１。??德國萊布尼茨固態(tài)材料研宄所的Ｓａｌｍａｎ等Ｗ發(fā)現(xiàn)棋盤式掃描策略??（圖ｌ－３ｄ）制造的樣品中的殘余應(yīng)力局于線性掃描朿略（圖ｌ－３ａ，ｂ，ｃ）。??他們認(rèn)為由于棋盤式策略具有較多的軌道邊界，而掃描軌道開始時存在??的峰值應(yīng)力導(dǎo)致了較高的殘余應(yīng)力。掃描策略會極大地影響樣品的密度??以及微結(jié)構(gòu)特征（亞晶胞和晶粒）的大校其中，帶有輪廓的單向掃描??策略制備的樣品中具有最小的亞晶胞和晶粒尺寸（分別為６１０?±?１９?ｎｍ??和４５?±３?ｐｍ），而棋盤策略最大（８８７?±１５?ｎｍ和６４?±７?ｊａｍ）。線性掃??描策略所得的細(xì)化微結(jié)構(gòu)使材料的強(qiáng)度和延伸率達(dá)到最佳的狀態(tài)。??（ａ）?（ｂ）??ｔ?１１?１１１１?１１１１??ＳＤ??“??（ｃ）?（ｄ）?ＴＤ—??ＢＤ??ＡＡＡＡａＡＡＡＡＡＡ?Ｉ?Ａ?Ａ?ａ?Ａ?丨??Ｉ?＾?ｍ?Ｉ????ｔｉ；—ｍ—■?士?．??￣■－?Ｊ．??圖丨－３四種掃描策略示意圖，其中：（ａ）有輪廓的單向掃描；（ｂ＞交替掃描；（ｃ）??無輪廓的單向掃描；（ｄ）棋盤式掃描Ｈ。??４??

?山東大學(xué)碩士學(xué)位論文???１．２．４?ＳＬＭ技術(shù)的成形材料??目前用于增材制造技術(shù)（３Ｄ打印）的材料覆蓋面很廣，有常見的金??屬粉末、類橡膠材料、工程塑料、光敏樹脂、ＡＢＳ、尼龍、陶瓷粉末甚??至混凝土?［６］等。理論上，能夠熔化并相互粘結(jié)的粉末材料都可以成為選??區(qū)激光熔化工藝的原料。但是陶瓷粉末一般熔點(diǎn)較高，很難通過激光直??接熔化混合，因此常用在ＳＬＳ工藝中。所以在實(shí)際應(yīng)用中，ＳＬＭ技術(shù)的??原料大多為常見的金屬類粉末，包括鋼［７］、鈦［８］、鋁［９］和鎳［１（）］。按照成分??可分為金屬單質(zhì)粉、合金粉和機(jī)械混合粉末。選區(qū)激光熔化工藝對粉體??原料的質(zhì)量有一定的要求，一般從粒徑分布、松裝密度和球形度等參數(shù)??進(jìn)行衡量。一般來說，粉末粒徑較大時，熔化過程中需要更大的能量輸??入，功率較大的激光會引起較大的飛濺，使成形過程更難控制。小粒徑??粉末的比表面積較大，熔化所需的能量密度比較小，熔化過程容易進(jìn)行，??小顆�？梢蕴钛a(bǔ)在大顆粒的縫隙中，使松裝密度增大。但是，粒徑小的??粉末含量較多時，ＳＬＭ過程中容易產(chǎn)生“球化現(xiàn)象”，影響鋪粉質(zhì)量從??而使孔隙增多甚至導(dǎo)致成形失敗。??，化?孔隙??＾?￣?＾?＾?：?ｌ；，?｛：，??球化形成孔隙示意圖??氣（Ｖ）??＾???圖！－４熔池與基板的潤濕示意圖。??“球化現(xiàn)象”屬于固－液界面的潤濕問題，如圖１－４即為熔池與基板??的固－液界面示意圖。在激光熔化金屬粉末時遵循吉布斯自由能的能量最??低原理，流動性高的液態(tài)金屬在表面張力的作用下使熔池收縮成“球狀”??

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Mechanical properties and corrosion behavior of selective laser melted 316L stainless steel after different heat treatment processes[J]. Decheng Kong,Chaofang Dong,Xiaoqing Ni,Liang Zhang,Jizheng Yao,Cheng Man,Xuequn Cheng,Kui Xiao,Xiaogang Li.  Journal of Materials Science & Technology. 2019(07)
[2]3D打印用CoCrWMo合金粉末的研制及性能分析[J]. 李皓鵬,周亞男,魏維,顏家振,李寧,劉文博.  特鋼技術(shù). 2018(02)
[3]選擇性激光熔化技術(shù)研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J]. 楊佳,郭洪鋼,譚建波.  河北工業(yè)科技. 2017(04)
[4]選擇性激光熔化成形關(guān)鍵基礎(chǔ)問題的研究進(jìn)展[J]. 李瑞迪,魏青松,劉錦輝,史玉升,袁鐵錘.  航空制造技術(shù). 2012(05)

博士論文
[1]激光選區(qū)熔化微尺度熔池特性與凝固微觀組織[D]. 周鑫.清華大學(xué) 2016



本文編號：3297020