选区激光熔化成形不锈钢材料性能及摩擦特性研究

摘要

选区激光熔化技术(SLM)是金属增材制造技术的一种，因具有成形任意复杂结构、成形速度快等优势，为产品的个性化定制和创新设计提供了新思路，目前已在多个领域得到应用。 SLM制造过程受到复杂热交互的影响，时常会在成形材料中出现孔隙，降低成形件致密度和力学性能。许多研究致力于通过优化制造工艺减小孔隙率以提升材料的机械性能。摩擦学性能是影响机械零部件性能和寿命的主要因素之一，SLM成形零部件表面孔隙的润滑性能直接影响摩擦磨损，然而其影响规律尚未有人研究。本文对不同曝光时间成形SLM316L试件材料与摩擦特性展开研究。 本文的各章内容如下: 第一章，对选区激光熔化技术的原理与应用进行了描述。之后介绍了激光工艺参数对成形件质量的影响和孔隙形成的原因，并对国内外相关研究进行调研，最后给出了课题研究内容及方法。 第二章，介绍了SLM试件的制备方法及摩擦学实验设计。首先介绍了实验设备及实验材料，之后对实验试件的加工方法及处理工艺进行了介绍，对实验设计与方法进行了详细的阐述，给出了摩擦特性测试中工况选择的理论依据。 第三章，对不同曝光时间成形SLM不锈钢试件材料性能进行了分析与对比，主要对其微观组织结构、物相成分、致密度、硬度等进行了测试与分析，并与传统制造件相对比，分析了差异产生的原因。 第四章，利用盘销实验对不同曝光时间成形SLM试件在混合润滑-全膜润滑的表现进行研究。分析了不同工况下不同曝光时间成形试件的摩擦系数和磨损情况，揭示了孔隙对润滑表现的影响及其机理。 第五章，对本课题所完成工作进行了总结，并对之后可进行的研究内容进行展望。

目录

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致谢

摘要

第1章绪论

1．1金属增材制造概述

1．2选区激光熔化(SLM)概述

1．3课题研究背景及意义

1．3．1 SLM工艺参数对零件性能的影响

1．3．2课题研究意义

1．4课题国内外研究现状

1．4．1 SLM成形零件材料性能的研究

1．4．2 SLM成形零件摩擦学性能的研究

1．5课题研究内容及方法

1．6本章小结

第2章实验试件加工制备与实验设计

2．1选区激光熔化(SLM)材料选择及设备

2．1．1 SLM材料的选择

2．1．2 SLM设备介绍

2．2实验试件的制备

2．2．1激光工艺参数的选择

2．2．2试件的制备及加工

2．3 SLM成形不锈钢试件材料性能探究

2．3．1致密度的测量

2．3．2成形件硬度的测量

2．3．3微观组织结构分析

2．3．4物相分析

2．4 SLM成形不锈钢试件摩擦特性研究

2．4．1实验设备及关键模块介绍

2．4．2实验工况的选择

2．5本章小结

第3章SLM成形不锈钢试件材料性能的研究

3．1不同曝光时间成形SLM试件表面形貌及致密度

3．2不同曝光时间成形SLM试件孔隙率统计

3．3不同曝光时间成形SLM试件材料特性及显微结构

3．3．1物相分析

3．3．2组织显微结构

3．4不同曝光时间成形SLM试件硬度

3．5本章小结

第4章SLM成形不锈钢试件摩擦特性的研究

4．1不同曝光时间成形试件摩擦性能的研究

4．1．1不同曝光时间成形试件摩擦系数结果

4．1．2有效孔隙率

4．1．3孔隙对摩擦性能的影响

4．1．4结果讨论与分析

4．2转速与试验力对实验结果的影响

4．3磨损机理分析

4．4本章小结

第5章总结与展望

5．1本课题主要工作和总结

5．2课题的研究展望

攻读硕士期间研究成果

参考文献