316L不锈钢的激光微烧结成形工艺研究

摘要

各行各业对微型复杂零件的需求越来越大，激光微烧结技术有望为其提供快速制造方法。本论文对316L不锈钢的激光微烧结成形工艺进行了系统的研究，得到了一些有价值的结论。主要研究内容和结果如下:
　　（1）研究了激光平均功率与扫描速度对316L不锈钢单道烧结成形的影响，获得单道良好成形工艺窗口。当激光平均功率较大，而扫描速度较低，单道熔道呈现沟壑状；当激光平均功率较低，而扫描速度较大时，单道熔道不连续；当激光平均功率与扫描速度均适中时，可得到连续的单道熔道。综合分析单道熔道表面形貌、横截面形貌、单道熔道线宽，得到激光微烧结单道成形316L不锈钢的工艺窗口范围为：脉冲激光频率200 kHz，激光平均功率40~90％，扫描速度100~1000 mm/s，累加能量密度为2.21×106~3.95×106 W/mm2。
　　（2）研究了铺粉层厚、扫描间距、相位角、激光平均功率、扫描速度等工艺参数对激光微烧结成形316L不锈钢致密性的影响。采用累加体能量密度来综合调控激光微烧结成形316L不锈钢中各工艺参数的关系。研究结果表明，激光微烧结成形316L不锈钢，累加体能量密度为2.1×107~4.9×107 W/mm3时，可获得较高的相对密度，最高相对密度可达到97.7%。本文分析了316L不锈钢成形过程中产生飞溅缺陷的原因，并提出了相应的改善措施。
　　（3）研究分析了激光微烧结成形316L不锈钢微观组织及力学性能。发现烧结成形试样的粗糙度 Ra受扫描速度和扫描间距的影响较大，优化工艺参数范围内的Ra=3.53μm。激光微烧结成形试样的显微组织是以柱状晶为主，扫描速度对柱状晶的形态有影响，扫描速度较小时，观察到的显微组织以胞状晶为主，扫描速度增大时，可同时观察到树枝晶和胞状晶。成形后试样物相均为奥氏体。试样的极限抗压强度为1305.93 MPa。

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1 绪论

1.1 研究背景

1.2 激光微烧结技术的基本原理及特点

1.3 激光微烧结技术的国内外研究动态

1.4 本课题的研究内容、目的及意义

2 实验装置及方法

2.1 实验装置

2.2 实验材料及准备

2.3 实验方法

2.4 分析测试方法

2.5 本章小结

3 激光微烧结单道成形工艺窗口研究

3.1 工艺参数对单道表面形貌的影响

3.2 工艺参数对单道熔道横截面形貌的影响

3.3 工艺参数对单道熔道线宽的影响

3.4 本章小结

4 激光微烧结成形316L不锈钢相对密度研究

4.1 铺粉层厚对相对密度的影响

4.2 扫描间距对相对密度的影响

4.3 相位角对相对密度的影响

4.4 激光平均功率与扫描速度对相对密度的影响

4.5 激光微烧结成形累加体能量密度

4.6 激光微烧结中的飞溅及改善

4.7 本章小结

5 激光微烧结成形316L不锈钢的组织及性能研究

5.1 表面粗糙度

5.2 显微组织分析

5.3 物相分析

5.4 压缩性能

5.5 本章小结

6 全文总结与展望

6.1 全文总结

6.2 展望

致谢

参考文献