FGH95镍基合金粉末直接激光金属烧结试验及性能分析

论文摘要

直接激光金属烧结技术基于选择性激光烧结快速成形工艺机制,采用粉末逐点熔化的扫描方式,对金属粉末材料进行直接激光烧结成形制备金属零件。本文基于直接激光金属烧结成形技术,以FGH95镍基高温合金粉末为研究对象,进行了直接激光金属烧结的试验研究,并重点分析工艺参数对烧结件性能的影响,所完成的主要工作如下:(1)进行了FGH95粉末材料的激光直接烧结试验,获得了该材料激光直接烧结的典型工艺参数为激光功率800W～900W、扫描速度1.0m/min～1.2m/min。在此参数下,烧结件宏观表面质量较好且烧结试件致密,微观组织以等轴晶和胞状枝晶为主。(2)烧结件的拉伸强度最高可达700Mpa以上,接近该材料的粉末冶金件强度。拉伸断口呈现韧窝状,为塑性断裂。拉伸强度随激光功率增大而逐渐增大;扫描速度对拉伸强度的影响不明显,当扫描速度为1.0 m/min时,拉伸强度接近720Mpa。(3)烧结件的微观显微硬度随激光功率和扫描速度的不同分布在400～600 HV之间,制件各处显微硬度呈现不均匀的分布。当激光功率为1100W时平均显微硬度出现极大值592HV。(4)分析了烧结成形过程中缺陷如球化、裂纹、孔洞等产生的原因及防止措施。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 DLMS 技术的产生与发展
• 1.1.1 快速成型技术的发展
• 1.1.2 RPM 应用层次逐步深化
• 1.1.3 直接激光金属烧结技术
• 1.2 直接激光金属成形技术的发展现状
• 1.3 DLMS 技术存在问题及本课题研究的主要内容
• 第二章 激光与粉末材料的相互作用与DLMS 成形特征
• 2.1 激光与材料的相互作用
• 2.1.1 材料对激光的吸收
• 2.1.2 激光对材料的加热
• 2.2 金属粉末的烧结过程
• 2.2.1 加热和金属粉末的熔化
• 2.2.2 熔池形成阶段
• 2.2.3 快速凝固阶段
• 2.3 DLMS 成形机制
• 2.4 本章小结
• 第三章 镍基粉末直接激光烧结试验
• 3.1 直接激光烧结试验系统
• 3.1.1 激光器
• 3.1.2 数控系统
• 3.1.3 铺粉装置
• 3.2 试验方法
• 3.2.1 试验材料
• 3.2.2 试验过程
• 3.2.3 试验分析设备
• 3.3 DLMS 成形的影响因素
• 3.4 本章小结
• 第四章 DLMS 烧结样件性能分析
• 4.1 宏观形貌分析
• 4.1.1 激光功率影响下宏观形貌
• 4.1.2 扫描速度影响下宏观形貌
• 4.1.3 扫描间距影响下宏观形貌
• 4.2 微观形貌分析
• 4.2.1 平行于扫描线的截面微观形貌
• 4.2.2 垂直于扫描线的截面微观形貌
• 4.3 拉伸强度及断口分析
• 4.3.1 激光功率对拉伸强度的影响
• 4.3.2 扫描速度对拉伸强度的影响
• 4.3.3 扫描间距对拉伸强度的影响
• 4.4 显微硬度分析
• 4.4.1 激光功率对显微硬度的影响
• 4.4.2 扫描速度对显微硬度的影响
• 4.4.3 扫描间距对显微硬度的影响
• 4.5 本章小结
• 第五章 DLMS 中缺陷的产生及防止
• 5.1 球化效应
• 5.1.1 球化现象及分析
• 5.1.2 球化的防止
• 5.2 裂纹
• 5.2.1 裂纹的产生及分析
• 5.2.2 裂纹的防止
• 5.3 孔洞
• 5.3.1 孔洞的产生及分析
• 5.3.2 孔洞的防止
• 5.4 氧化现象
• 5.5 本章小结
• 第六章 总结展望
• 6.1 开展的主要工作与结论
• 6.2 进一步的工作
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表的论文