论文摘要
选择性激光熔化(Selective Laser Melting, SLM)成形是一种新型激光快速制造技术。它通过激光完全熔化金属粉末,基于分层——叠加堆积原理实现金属零件的快速制造,能够获得致密度近乎100%、机械性能与锻造工艺相当的金属零件。近几年来该技术成为国外快速成形方面研究的热点,而在国内还处于起步阶段。目前SLM直接成形具有工业用途的零部件,还存在两个较大的困难:一是在成形中依然存在裂纹、孔隙等问题,使致密度难以达到100%;二是国际上大部分的研究都针对特定粉末材料成形进行研究,没有建立激光熔化成形不同粉末的共性方案。针对以上两个问题,本文以SLM直接成形致密的金属件为目标,以316L及304L不锈钢粉末为主要实验材料对成形件致密度进行了系统研究,以求在得到致密件的同时确定优良的SLM成形研究方案。主要研究内容和结论如下:(1)建立了SLM成形不同金属零件研究的共性方案。采用304L不锈钢粉末进行SLM实验,首先以线扫描、面扫描和方块扫描来确定SLM加工零件的扫描功率、扫描速度、扫描间距、扫描层厚和扫描方式。然后试样块经线切割,采用排水法测致密度,再制成金相,对其微观组织进行研究;最后综合各种因素,选择一组较优参数,制得致密度高且精度高的成形件。(2)采用316L不锈钢进行正交实验研究,更进一步得出加工工艺参数对成形件致密度和精度的影响。(3)采用气雾化制备的球形粉末可以提高粉末松装密度,这一是因为粉末流动性好;二是相同的粉末粒度下,球形粉SLM铺粉中可以采用更小的加工层厚,加强上下层的补偿和粉末压实作用。另外由于气雾化制备的粉末氧含量少,SLM成形过程中粉末之间的润湿性好,有利于得到致密的零件。(4)对扫描方式进行了改进,跳转变向的扫描方式可以得到平整的表面,有利于下一层成形的进行,通过扫描方式和粉末的改进在一组较优的SLM工艺参数下得到了致密度为95%的试样。(5)对其它金属粉末SLM成形进行了初步的研究,了解粉末性能对SLM成形质量的影响,为这些粉末的SLM成形零件打下一定的基础。(6)研究了热等静压与SLM复合技术快速制造高致密度的金属零件,进行支撑的制作以使零件更容易与基板分离,采用的材料为316L不锈钢粉末。