發(fā)布時間：2021-06-06 11:36

　　對選區(qū)激光熔化（selective laser melting,SLM） 316L不銹鋼的拉伸性能及斷裂機制進行了研究,并對拉伸斷裂后的試樣進行顯微組織表征與分析,探究了拉伸變形過程中微觀組織的演化規(guī)律。結(jié)果表明:采用選區(qū)激光熔化技術(shù)制備的316L不銹鋼具有較好的強塑性匹配,其中晶粒內(nèi)部納米尺度胞狀結(jié)構(gòu)有助于強度的提升;其拉伸性能明顯優(yōu)于傳統(tǒng)手段制備的316L不銹鋼。選區(qū)激光熔化316L不銹鋼在拉伸過程中奧氏體晶粒內(nèi)部產(chǎn)生形變孿晶,并且形變孿晶的出現(xiàn)存在取向相關(guān),在取向接近<001>的晶粒中不易出現(xiàn),而在取向接近<110>-<111>的晶粒中較易出現(xiàn)。 

【文章來源】：金屬學(xué)報. 2020,56(05)北大核心EISCICSCD

【文章頁數(shù)】：10 頁

【部分圖文】：

316L不銹鋼粉體形貌的SEM像

選區(qū)激光熔化成形316L不銹鋼拉伸斷口形貌的SEM像如圖6所示。圖6a和b分別為豎直方向增材和水平方向增材試樣拉伸斷口形貌。2種增材方向試樣拉伸斷口中都可觀察到韌窩形貌。拉伸斷口形貌觀察結(jié)果表明2種增材方向試樣都表現(xiàn)出宏觀塑性斷裂行為，豎直方向增材試樣的拉伸斷口中可以觀察到更多的韌窩形貌，這也反映其具有更高的塑性。拉伸斷口局部形貌的高倍SEM像如圖6c所示，可以觀察到尺寸約為100～500 nm的等軸韌窩。韌窩是韌性斷裂的典型形貌，在塑性變形過程中，材料內(nèi)部會出現(xiàn)微孔洞，這些微孔洞在拉伸載荷下經(jīng)形核、擴展、合并聚集最后相互連接而導(dǎo)致斷裂，從而在拉伸斷口上形成韌窩形貌。同時，從圖6d中可觀察到尺寸為10μm的球狀孔洞。選區(qū)激光熔化成形過程中激光束與金屬粉體交互作用、激光束與熔體的交互作用、金屬粉體的運動、熔體的熱毛細對流都可能導(dǎo)致缺陷的形成[33～35]。從能量輸入的角度來講，激光能量密度較低時會使層間出現(xiàn)未熔合區(qū)域(lack of fusion,LOF)，造成冶金結(jié)合不致密，形成沿層間分布的缺陷。在本實驗激光參數(shù)成形條件下，不同增材方向的選區(qū)激光熔化成形316L不銹鋼試樣都能致密成形，缺陷形貌為規(guī)則、對稱的近球形或橢球形，未觀察到大尺寸的LOF類型缺陷。圖6d中觀察到的小尺寸球形孔洞極有可能是氣孔或匙孔(key-hole)。與LOF類型缺陷形成機制不同，匙孔是由于局部激光功率密度過高，熔體失穩(wěn)運動導(dǎo)致的。氣孔則是在選區(qū)激光熔化過程中低熔點組分汽化或原料粉體中挾裹的氣體在凝固時未及時逸出導(dǎo)致。相比于其它類型缺陷(裂紋、LOF缺陷等)，匙孔/氣孔類型的缺陷由于尺寸較小且形貌規(guī)則、對稱且分布均勻，對力學(xué)性能的影響較小。3 分析討論

納米尺度胞狀結(jié)構(gòu)是選區(qū)激光熔化成形316L不銹鋼中獨特的凝固組織。不同應(yīng)變下選區(qū)激光熔化316L不銹鋼微觀組織演化過程的原位觀測[40]表明：在3%應(yīng)變下，主要變形機制是位錯滑移，約10%的晶粒有孿晶的產(chǎn)生并穿過胞狀結(jié)構(gòu)；當(dāng)應(yīng)變增大到12%，孿生成為主要的變形機制；當(dāng)應(yīng)變增大至36%，孿晶的數(shù)目急劇增加，胞狀結(jié)構(gòu)形貌在整個變形過程中未發(fā)生明顯變化。塑性變形過程中，形變孿晶的產(chǎn)生、孿晶界與胞狀交互作用形成的獨特三維空間結(jié)構(gòu)使選區(qū)激光熔化成形316L不銹鋼具有穩(wěn)定的加工硬化能力，形變孿晶有助于在高應(yīng)力水平下維持應(yīng)變硬化，從而導(dǎo)致較高的塑性/斷后延伸率。圖8 選區(qū)激光熔化316L不銹鋼不同方向增材試樣拉伸斷裂前后的局部取向差分布

【參考文獻】：
期刊論文
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本文編號：3214305