| 题名 | IN738合金粉末特性及其选区激光熔化成形性能研究 |
| 作者 | 杨倩 |
| 答辩日期 | 2019 |
| 导师 | 胡勇 |
| 关键词 | 选区激光熔化 IN738合金 粉末特性 显微组织 力学性能 |
| 学位名称 | 硕士 |
| 英文摘要 | 近年来,选区激光熔化技术（Selective Laser Melting,SLM）由于加工周期短、材料利用率高、能够成形传统工艺难以实现的复杂零件结构等特点,而在全球得到快速的发展。目前,国内外对于SLM成形技术的研究主要集中在成形设备开发、成形工艺优化以及成形零件的后处理等方面,有关于SLM成形用金属粉末特性及其对成形件质量的影响研究相对较少,特别是国内许多成形用高品质粉末原材料仍需从国外进口,这极大增加了SLM成形技术的研发和使用成本,制约了国内增材制造技术的进一步发展,为此,本文从粉末特性入手,对不同批次的IN738合金粉末进行SLM成形试验,对比分析了粉末特性对成形件表面质量、致密度以及力学性能的影响规律,同时研究了SLM成形件内部微观组织结构以及飞溅、孔隙、裂纹等缺陷的分布特点和形成原因。利用扫描电子显微镜、激光粒度分析仪、激光共聚焦显微镜等全面表征了SLM成形用IN738合金粉末的性能特征,结果表明:各批次粉末颗粒大部分呈球状,有少量卫星颗粒和空心粉末的存在;粉末粒度呈单峰且正态分布,当粉末颗粒中粗粉数量较多时,粉末松装密度和振实密度较差,而细粉数量较多时,粉末流动性较差;通过测量计算得,粉末对激光的吸收率随颗粒粒径的增大而增大。对不同批次的IN738合金粉末进行SLM成形试验,结果表明:粉末粒径分布为d10=15.0μm,d50=28.7μm,d90=52.9μm;流动性为23.4 s/50g;松装密度为4.20 g/cm3以及振实密度为5.04 g/cm3,所对应的粉末批次SLM成形件质量最好,其致密度为99.3%;显微硬度为430 HV;抗拉强度为1110 MPa,力学性能均高于精铸件。对SLM成形件组织形貌进行分析表明:XOY面呈“棋盘状”形貌分布,XOZ面呈“鱼鳞状”形貌分布;成形组织由胞状晶和柱状晶构成,熔池边界存在尺寸1μm左右的胞状晶组织,熔池中间为柱状晶组织,该柱状晶垂直熔池边界并贯穿多个熔覆层,表现出外延生长特性,晶间分布着不规则块状MC碳化物颗粒和γ-γ’共晶相。SLM成形件存在颗粒飞溅、孔隙和裂纹等缺陷。未熔金属粉末或金属熔液在熔池中高速蒸汽的冲击作用下发生扬起,形成球状或絮状飞溅颗粒物,经EDS分析,絮状飞溅颗粒多为碳化物和硼化物。孔隙根据其形状特征可以分为两类,一类是由铺粉不够均匀致密所造成的不规则孔隙,另一类是由空心粉末以及粉末飞溅所造成的球形孔隙。成形件XOY面裂纹呈锯齿状,均沿熔池边界生长,XOZ面裂纹短而直,平行于沉积方向扩展并穿透多个沉积层;裂纹呈沿晶开裂特征,断口处晶粒排列整齐、界面平整光滑,属于液化裂纹;通过对裂纹断口EDS分析发现裂纹中间存在薄膜状的γ-γ’低熔点共晶相,液膜在热应力的作用下沿固-液界面被撕开,从而形成液化裂纹;通过对比还发现偏聚在晶界处的Si元素会增加裂纹敏感性。 |
| 语种 | 中文 |
| 页码 | 70 |
| URL标识 | 查看原文 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://ir.lut.edu.cn/handle/2XXMBERH/94972]  |
| 专题 | 兰州理工大学 |
| 作者单位 | 兰州理工大学 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 杨倩. IN738合金粉末特性及其选区激光熔化成形性能研究[D]. 2019. |
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