激光選區(qū)熔化成形GH4169高溫合金的殘余應(yīng)力研究.pdf

1、激光選區(qū)熔化成形技術(shù)（Selective Laser Melting，SLM）在成形復(fù)雜精密GH4169零件的應(yīng)用前景十分廣泛，但由于成形過程中不均勻冷卻引起應(yīng)力應(yīng)變，常常使得成形零件發(fā)生翹曲變形甚至開裂，影響了其實(shí)際工程應(yīng)用。目前關(guān)于SLM成形殘余應(yīng)力的研究還很不系統(tǒng)。本論文系統(tǒng)地研究成形工藝、零件結(jié)構(gòu)以及成形外部條件對SLM成形殘余應(yīng)分布與演變的影響，獲得了系列有價值的結(jié)果。本論文的主要研究內(nèi)容和獲得的結(jié)果如下：
　?。?）首

2、先，對SLM成形GH4169殘余應(yīng)力的測試方法進(jìn)行了研究。主要對X射線衍射法和顯微硬度壓痕法的適用性進(jìn)行了研究和校準(zhǔn)。采用等強(qiáng)度梁標(biāo)定GH4169高溫合金的X射線衍射特性，確定148°的Kβ衍射峰下（311）晶面為測量晶面以及計算應(yīng)力的依據(jù)。并以此為基準(zhǔn)，檢驗(yàn)了顯微硬度壓痕法測量結(jié)果。研究結(jié)果表明：這兩種方法測量的應(yīng)力值數(shù)值存在少量差別，應(yīng)力的總體變化趨勢一致。
　?。?）其次，研究了激光加工工藝參數(shù)和掃描線段長短對 SLM成形

3、GH4169殘余應(yīng)力的影響。發(fā)現(xiàn)激光功率，掃描速度以及掃描間距中，激光功率對于殘余應(yīng)力的影響最大，激光功率越大，應(yīng)力越大。隨掃描速度增大，殘余應(yīng)力先增加后減少，不同掃描速度下最大殘余應(yīng)力對應(yīng)的掃描間距不同，掃描速度減小，其最大殘余應(yīng)力對應(yīng)的掃描間距變大。在順序掃描下，存在一最佳線段長度。線段太短，每層分區(qū)越多熔化冷卻速度越快，激光作用于粉體的時間越短，殘余熱量越高，溫度梯度也越大引起較大熱應(yīng)力。線段越長收縮過程中受到的約束越大，層內(nèi)收縮

4、主要為熔道的縱向收縮，掃描線段過長時，熔道收縮補(bǔ)償不充分，從而導(dǎo)致較大的殘余應(yīng)力。
　?。?）另外研究了 SLM成形零件的應(yīng)力分布特點(diǎn)。對于薄壁墻而言，中心部位的靠近基板處為最大壓應(yīng)力隨高度增加殘余應(yīng)力由壓應(yīng)力變?yōu)槔瓚?yīng)力，在頂部達(dá)到最大。試樣越高，應(yīng)力越大。試樣表面中心處的殘余應(yīng)力高于邊緣。
　　（4）最后研究了外部條件對 SLM成形零件表面和高度方向殘余應(yīng)力的影響。隨基板厚度增大，試樣表面的應(yīng)力值殘余應(yīng)力先增大后趨于穩(wěn)定。