選區(qū)激光熔化IN718合金的成分變化規(guī)律.pdf

1、成分是影響合金性能的最基本因素，能精確控制合金成分是金屬零件獲得性能優(yōu)良的重要條件之一。而在選區(qū)激光熔化過程中，在激光掃描粉末時，能量輸入密度大，瞬時溫度高，可以達到幾千攝氏度，容易導(dǎo)致易揮發(fā)組元的揮發(fā)從而引起合金成分的變化。因此，本文主要通過從熱力學(xué)、動力學(xué)以及實驗方面來研究IN718合金元素在選區(qū)激光熔化過程中的元素揮發(fā)變化規(guī)律。
　　在熱力學(xué)方面，計算了影響主要元素揮發(fā)趨勢的熱力學(xué)參數(shù)：活度系數(shù)和飽和蒸氣壓。主要通過Mied

2、ema模型和Kolher三元溶液模型來對主要組元的活度系數(shù)和飽和蒸汽壓進行計算。結(jié)果表明，在以Cr-Fe-Ni為主要組元的IN718合金中，Cr元素的活度系數(shù)和飽和蒸汽壓最大，揮發(fā)趨勢最明顯，Ni元素次之，F(xiàn)e元素最低。并且，主要元素的活度系數(shù)和飽和蒸氣壓都隨著熔體溫度的升高而增大。
　　對不同溫度下主要元素的揮發(fā)速率進行了計算，發(fā)現(xiàn)Cr元素和Fe元素的揮發(fā)速率隨溫度升高增加得非常快，在2100K以后，變化尤為明顯；且Cr元素的揮

3、發(fā)速率基本上是Fe元素的揮發(fā)速率的10倍；對SLM過程中不同工藝參數(shù)對IN718合金主要元素的揮發(fā)速率的影響進行了研究。結(jié)果表明，增大激光功率，減小掃描速度及掃描間距，會使得Cr元素和Fe元素的揮發(fā)速率增大，且Cr元素的揮發(fā)速率比Fe元素的揮發(fā)速率變化得更為明顯。
　　實驗方面，主要研究在單層單道、單層多道以及多層多道的掃描成形中變化不同的工藝參數(shù)對主要組元揮發(fā)的影響。通過單層單道以及單層多道掃描成形，發(fā)現(xiàn)增加激光功率，減小掃描速

4、度，減小掃描間距，使熔體溫度升高，Cr元素的揮發(fā)損失增加，在合金中所占的質(zhì)量百分含量會有所下降；而合金中Fe元素的質(zhì)量百分含量會有所上升，變化趨勢與Cr元素相反，這主要是受到了來自基板中Fe元素揮發(fā)擴散的影響。而通過多層多道的掃描成形，發(fā)現(xiàn)增加激光功率，減小掃描速度，減小掃描間距，熔體溫度升高，對Cr元素和Fe元素的揮發(fā)損失的影響并不明顯，但在這組試樣中Fe元素的整體質(zhì)量百分含量有所下降，因為隨著成形高度的增加，基板中Fe元素的揮發(fā)減少