316L不銹鋼成形件具有優(yōu)異的機(jī)械性能,廣泛應(yīng)用于石油、天然氣、化工、醫(yī)療、航空航海等行業(yè)。常規(guī)的制造方法不能滿(mǎn)足產(chǎn)業(yè)對(duì)其任意復(fù)雜形狀零件的需求,而增材制造為該問(wèn)題提供了新的解決途徑。激光選區(qū)熔化在快速熔化與凝固的結(jié)合過(guò)程中,會(huì)產(chǎn)生與傳統(tǒng)制造不同的微觀結(jié)構(gòu),致使其機(jī)械性能有顯著差異,影響使用性能指標(biāo)。為揭示工藝參數(shù)對(duì)316L晶粒取向、微觀組織和機(jī)械性能的影響,本文開(kāi)展了以下相關(guān)工藝基礎(chǔ)研究。首先,從激光特性、材料特性、激光與材料的相互作用特征、熔化機(jī)理、凝固機(jī)理等幾個(gè)方面分析了激光與物質(zhì)相互作用機(jī)理,為開(kāi)展系統(tǒng)性論文研究奠定理論基礎(chǔ)。其次,將激光功率、掃描速度、掃描間距及擺放位置等工藝參數(shù)耦合,采用正交試驗(yàn)的方法,研究了體激光能量密度和擺放位置對(duì)316L不銹鋼制件的組織結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能的影響規(guī)律,對(duì)工藝參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化,得到了各工藝參數(shù)對(duì)拉伸強(qiáng)度和斷裂延伸率的影響程度,以及各個(gè)擺放位置情況下的最佳工藝參數(shù)組,為制定工藝標(biāo)準(zhǔn)提供參考。然后,采用光學(xué)顯微鏡和電子背散射衍射技術(shù),觀察分析了 316L不銹鋼不同激光掃描角度下的組織和晶體取向,研究了掃描角度與晶體生長(zhǎng)方向、熔池、組織的關(guān)系,測(cè)試了掃... 

【文章來(lái)源】：西安科技大學(xué)陜西省

【文章頁(yè)數(shù)】：72 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

金屬增材制造技術(shù)分類(lèi)SLM技術(shù)的原理如圖1.2所示，首先使用CAD軟件繪制出零件的三維數(shù)模，然后使用專(zhuān)用軟件對(duì)數(shù)模定向、添加支撐并進(jìn)行切片分層，將零件的三維數(shù)模轉(zhuǎn)換為不同的

西安科技大學(xué)非全日制工程碩士學(xué)位論文4圖1.2SLM原理圖1.2.2激光選區(qū)熔化研究現(xiàn)狀選擇性激光熔化是一種新興的增材制造工藝，用于生產(chǎn)復(fù)雜形狀的原型件，用于醫(yī)療、航空航天和汽車(chē)應(yīng)用。近年來(lái)，由于增材制造技術(shù)便捷的制造性能、良好的機(jī)械性能、以及加工材料的多樣化，受到廣大科研人員的青睞，在國(guó)內(nèi)外各個(gè)行業(yè)掀起熱潮[25]。LoreThijs[26]等在探索用于SLM成形材料Ta以及AlSilOMg時(shí)，發(fā)現(xiàn)制件在力學(xué)性能上存在各向異性，其中AlSilOMg具有<100>織構(gòu)。Vaithilingam[27]等人表明，表面重熔可通過(guò)選擇性蒸發(fā)敏感合金元素，對(duì)表面化學(xué)產(chǎn)生負(fù)面影響。他們將此現(xiàn)象歸因于重熔過(guò)程在原型件表面層上引起的顯著高能量密度，這是由于在大多數(shù)重熔過(guò)程中使用的獨(dú)特的表面激光掃描技術(shù)。因此，在對(duì)任何金屬合金進(jìn)行表面掃描時(shí)，都應(yīng)考慮這一限制。Ahmadi[28]等對(duì)316L不銹鋼選區(qū)激光熔化工藝進(jìn)行研究，探索其在微觀結(jié)構(gòu)、力學(xué)性能的表現(xiàn)，并且對(duì)它們之間的關(guān)系給出一種算法。文章主要對(duì)采用選區(qū)激光熔化技術(shù)制造的316L不銹鋼原型件的晶粒大小及熔池進(jìn)行說(shuō)明。Kruth和Yasa[29]對(duì)316L不銹鋼和Ti-6Al-4V鈦合金原型件的激光工藝參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化，并對(duì)其水平表面進(jìn)行了選擇性激光重熔，使Ra值分別從15μm提高到1.5μm，從14.1μm提高到3.1μm。Yasa和Kruth[30]的研究表明，激光重熔也可以改善彎曲和傾斜表面的表面粗糙度，在斜面上獲得的最小粗糙度為5.18μm。Wang[31]等人在最佳情況下，使得316L不銹鋼原型件的水平表面粗糙度從Ra：14.33μm提高到Ra：3.34μm。Alrbaey[32]等人將激光重熔作為后處理工具與選擇性激光熔制工藝相結(jié)合，優(yōu)化斜面粗糙度，獲得1.4μm的最佳結(jié)果。通過(guò)在基片表面打印虛擬薄殼，分析并優(yōu)化了45°斜

理分析2.1激光特性激光和自然中的光相同，兩者生成方式也相同，是由于原子、分子或者離子等躍遷，該過(guò)程是由自發(fā)輻射造成的。自然界中普通的光一直是由自發(fā)輻射生成，所以其包括多種頻率的成分，可以朝各個(gè)方向傳播，而激光只是在開(kāi)始的很短一段時(shí)間內(nèi)由自發(fā)輻射生成，之后的過(guò)程完全依靠受激輻射[40]。光和物質(zhì)（物質(zhì)是指原子、分子、離子，我們將其統(tǒng)一稱(chēng)作粒子）存在相互作用，粒子的能量無(wú)論是從低能級(jí)向高能級(jí)躍遷還是高能級(jí)向低能級(jí)躍遷，該過(guò)程可以分為三種狀態(tài)，即自發(fā)輻射、受激吸收、受激輻射，如圖2.1所示。圖2.1光和物質(zhì)的作用過(guò)程一個(gè)光子所具備的能量滿(mǎn)足式2.1，其輻射頻率滿(mǎn)足式2.2：12EEhv（2.1）hEEv12（2.2）其中：E1和E2表示2個(gè)激發(fā)態(tài)；h為普朗克常量，(-34)10×6.6260693=hJ·s；v為光的頻率。相比普通光而言，激光之所以能夠被廣泛的應(yīng)用，是因?yàn)榧す饩哂幸韵聝?yōu)點(diǎn)：發(fā)散角度孝能量集中、顏色單一、相干性強(qiáng)、偏振性好和高電磁場(chǎng)強(qiáng)度。在激光加工中，激光被用作熱源，激光束提供的熱量使材料的表面層軟化。在激光加工期間，發(fā)生韌性變形而不是脆性變形[41]，這不僅減少了切削力和刀具磨損，而且還改善了表面光潔度。一般使用以下幾個(gè)參數(shù)來(lái)定性分析激光[42]：（1）功率密度。使用不同的功率密度會(huì)產(chǎn)生不同的效果，因此其成為工藝中至關(guān)重要的參數(shù)。激光功率密度較高，便可以在一毫秒之內(nèi)使物體表面的溫度達(dá)到沸點(diǎn)，甚至導(dǎo)致物體表面出現(xiàn)汽化現(xiàn)象。如果激光功率密度較低，大概需要幾毫秒才能使物體表面溫度達(dá)到沸點(diǎn)，時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)。物體表面還未汽化時(shí)，其底層溫度已經(jīng)上升到了熔點(diǎn)，所以低功率密度的激光可以用來(lái)進(jìn)行焊接。一般在進(jìn)行焊接時(shí)，激光在每平方厘米的功

【參考文獻(xiàn)】：
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碩士論文
[1]選擇性激光熔化316L不銹鋼在不同成形策略下的力學(xué)性能研究[D]. 戴雨華.華中科技大學(xué) 2017
[2]金屬粉末的組合霧化過(guò)程規(guī)律與3D打印成形性研究[D]. 耿江江.華南理工大學(xué) 2017
[3]激光選區(qū)熔化成形Ti6Al4V合金的各向異性研究[D]. 韓婕.華中科技大學(xué) 2016
[4]激光選區(qū)熔化成型零件表面粗糙度研究及在免組裝機(jī)構(gòu)中的應(yīng)用[D]. 劉睿誠(chéng).華南理工大學(xué) 2014
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