【摘要】：激光選區(qū)熔化成形技術(shù)(Selevtive Laser Melting,SLM)屬于增材制造技術(shù)的一種,對(duì)于帶有復(fù)雜結(jié)構(gòu)的零件可直接成形。但目前國(guó)內(nèi)外對(duì)SLM成形技術(shù)的研究主要側(cè)重于工藝方面,對(duì)SLM成形用金屬粉末的研究較少。氣霧化制粉技術(shù)具有生產(chǎn)效率高、粉末含氧量低和粉末球形度高等優(yōu)點(diǎn),被廣泛運(yùn)用于增材制造粉末的制備。本文主要研究了霧化噴嘴結(jié)構(gòu)對(duì)細(xì)粉收得率的影響,以及不同霧化壓力對(duì)316L不銹鋼粉末粒度、粒形、形貌以及組織的影響,并對(duì)最優(yōu)條件自行制備的316L不銹鋼粉末在國(guó)產(chǎn)SLM成形設(shè)備上進(jìn)行成形研究,探究成形工藝參數(shù)與試樣擺放角度對(duì)成形試樣的致密度、表面粗糙度和力學(xué)性能等的影響,以期為低成本推廣國(guó)產(chǎn)316L不銹鋼的SLM成形應(yīng)用提供技術(shù)依據(jù)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下:采用孔縫槽相結(jié)合的噴嘴結(jié)構(gòu)制備粉末,所得細(xì)粉收得率最高。316L不銹鋼粉末粒度隨著霧化壓力的增大而減小。不同壓力制備的316L不銹鋼粉末平均延伸度值均在0.4以下,平均鈍度值均在0.6以上,平均贅生物指數(shù)均在0.2以下。霧化壓力較小時(shí)流動(dòng)性較好,霧化壓力較大時(shí)流動(dòng)性消失,粉末篩分至25μm以上之后可明顯改善其流動(dòng)性。不同壓力條件下制備的316L不銹鋼粉末表面和內(nèi)部均為胞狀晶與枝晶混合組織。采用正交實(shí)驗(yàn)分析法得到的SLM成形316L不銹鋼的最優(yōu)工藝參數(shù)組合為P=100W,v=450 mm/s,s=0.08 mm,此工藝參數(shù)下成形的試樣熔道搭接約為二分之一,搭接緊密,表面平整,致密度可達(dá)到98.3%,表面粗糙度為16.5μm,所成形拉伸試樣的抗拉強(qiáng)度為662 MPa,斷后伸長(zhǎng)率為33.5%,硬度為211.5 HV,試樣斷裂方式為韌性斷裂。不同擺放角度成形的316L不銹鋼試樣,致密度隨著傾斜角度的增大先遞減后遞增,其中30°的試樣致密度為97.5%,達(dá)到最小值,90°的試樣致密度為98.4%,達(dá)到最大值;隨著角度的增大,表面粗糙度值先增大后減小,在傾斜角度為30°時(shí)為17.9μm,達(dá)到最大值,在傾斜角度為75°時(shí)為10.6μm,達(dá)到最小值。試樣的抗拉強(qiáng)度在0°時(shí)達(dá)到最大值679.1 MPa,在90°時(shí)達(dá)到最小值601.6 MPa,試樣的斷后伸長(zhǎng)率最高可達(dá)53.3%,除了傾斜角度為15°的試樣為韌性斷裂為主,同時(shí)存在少量的解理斷裂,其余試樣斷裂方式均為韌性斷裂。采用自主研究的孔縫槽相結(jié)合的噴嘴結(jié)構(gòu)制備316L不銹鋼粉末,結(jié)合最優(yōu)工藝參數(shù)在國(guó)產(chǎn)Dimetal-80設(shè)備上成形的葉輪零件質(zhì)量和效果良好。
【圖文】：

其原理示意圖如圖1-2 所示。具體技術(shù)原理過(guò)程是：先將金屬或合金真空感應(yīng)加熱熔化，再采用低壓環(huán)縫式氣霧化噴嘴，經(jīng)惰性氣體霧化成較粗液滴，并保證液滴噴射到預(yù)熱的高速旋轉(zhuǎn)盤上重新聚合形成一層液膜，，通過(guò)控制旋轉(zhuǎn)盤上重新聚合的液膜厚度及穩(wěn)定性，使液膜在錐形旋轉(zhuǎn)盤邊緣通過(guò)離心霧化分裂成細(xì)小液滴，最后冷卻凝固成粉末。組合霧化粉末的平均粒度主要受旋轉(zhuǎn)盤上的液膜厚度控制；粉末粒度分布則主要受液膜穩(wěn)定性控制，粉末的球形度主要取決于熔滴的球化時(shí)間與凝固時(shí)間的相對(duì)長(zhǎng)短[26]。一般來(lái)說(shuō)，液膜厚度薄易得細(xì)粉，穩(wěn)定的液膜導(dǎo)致窄的粉末粒度分布，細(xì)粒度和高過(guò)熱度可得良好球形度。此外，組合霧化制備均勻微細(xì)球形粉末的熔體最佳分裂模式處于滴狀分裂（DDF）模式或短間距長(zhǎng)纖維的纖維狀分裂（LF）模式區(qū)域。調(diào)控霧化工藝參數(shù)與金屬熔體的物性參數(shù)以及霧化分裂模式使得氣霧化后熔滴在旋轉(zhuǎn)盤上重聚形成一層很薄而且穩(wěn)定的液膜，就可以得到粒度細(xì)小、球形度好、粒徑分布窄的金屬粉末。圖 1-2 組合霧化原理示意圖[26]Figure 1-2 Diagram of the principle of combined atomization[26]（6）電極感應(yīng)熔煉氣霧化技術(shù)電極感應(yīng)熔煉氣霧化技術(shù)簡(jiǎn)稱 EIGA（Electrode Induction Melting Gas Atomization）技術(shù)，控制熔化工藝參數(shù)使感應(yīng)電圈中的電極材料熔化為液體狀態(tài)，經(jīng)高速氣流沖擊霧化后得到金屬粉末。如圖 1-3 所示，將預(yù)合化電極棒的錐形尖端緩緩送入感應(yīng)線圈中加熱，熔化的電極在尖端形成熔滴，在高速氣體的作用下形成金屬粉末。由于導(dǎo)流管在制備過(guò)程中未與坩堝直接接觸，所以材料純度高、所受污染小。鈦粉一類的活性材料難以用氣霧化法制備的金屬粉末均可用該技術(shù)制備，這種方法幾乎可制備所有金屬粉末，?

1-電極 2-感應(yīng)線圈 3-氣體噴嘴 1-3 電極感應(yīng)熔煉氣霧化制粉裝置示意圖[2 installation of Electrode Induction Melting Gas粗大的金屬粉末放入充滿高溫等離子體表面張力作用于熔融態(tài)的粉末使其發(fā)該技術(shù)被認(rèn)為是改善粉末球形度、減分為射頻（Radio Frequency, RF）等離具有產(chǎn)量高、能量利用率高、成本低、體技術(shù)應(yīng)用于球形納米 ZnO 顆粒的制 等[32]采用 AlCl3和 TiCI4作為前驅(qū)體，末。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，摻雜 Al 含量的提高有
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TF123.2;TG665

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2697075