异种材料激光选区熔化界面结构强化机理研究

摘要

为了将成形精度高、效率慢的激光选区熔化技术(Selective laser melting,SLM)应用于大型复杂结构件生产制造过程中,可在传统机加工基体上SLM成形精密复杂结构。然而不同材料、不同制造工艺的结构在界面处的结合性能制约着整体结构的性能。本研究在机加工制造的低成本Cr8Mo2SiV冷作模具钢上SLM成形18Ni300马氏体时效钢。通过金相显微镜、扫描电镜等对界面结合区域的组织结构以及成分分析,发现界面处增材结构(18Ni300)紧密镶嵌在基材结构(Cr8Mo2SiV)中,形成类似一种齿形镶嵌的结构。界面区域无宏观裂纹产生,表明SLM结构与基材达到良好的冶金结合。在界面区域观察到柱状晶穿过熔道边界外延生长,且界面元素有稍许扩散。分析表明,界面区域的齿形镶嵌结构以及柱状晶的外延生长形态有利于界面结构的结合强化。通过拉伸试验进行结合性能分析,发现整体复合结构拉伸件的断裂位置处于远离界面的基材处,且在界面区域得到明显强化效果,这为高效低成本制作复杂模具提供了有效方法。