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不锈钢选择性激光熔化成形质量影响因素研究

作　者: 姜炜
导　师: 史玉升
学　校: 华中科技大学
专　业: 材料加工工程
关键词: 选择性激光熔化材料特性工艺参数熔池热等静压致密度
分类号: TF124.39
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

选择性激光熔化(SelectiveLaserMelting,SLM)是上世纪九十年代中期提出来的一种新型快速成形技术,该技术采用激光进行制造,目的是要制造出致密度高、机械性能好的复杂金属零件,以弥补现有快速成形技术中的不足。目前该技术已成为国外快速成形的研究重点,而国内还处于跟踪探索阶段。SLM的关键技术包括三方面,即SLM成形设备、所使用的金属粉末材料和工艺参数的设置;其主要的技术难点是在成形过程中容易产生球化现象,从而影响SLM成形件的致密化和内部结构。本文结合目前国内外的研究现状,选用不锈钢粉末作为实验材料,主要从两大方面探讨SLM成形质量影响因素。一方面是从SLM成形的金属粉末材料特性来研究,通过选取合适的工艺参数,在同样的工艺条件下,分别对三种316L不锈钢粉末材料进行成形实验,对成形件的强度进行测试并观察其显微形貌,分析粉末粒度分布、粉末颗粒形状和粉末成分特别是含氧量对成形件质量的影响。另一方面从SLM成形的工艺参数设置上来研究,考虑的参数包括激光功率、扫描速度、扫描方式、扫描间距、粉层厚度。主要的验证实验有单道扫描成形、单层扫描成形、块体扫描成形三种,是在固定其它工艺条件的情况下,单独改变其中一项工艺参数,分析结果总结出该项参数对成形质量的影响规律。在得到粉末特性和工艺参数对SLM质量的影响规律后,本文从SLM成形过程当中熔池的形成、形状、相互间的叠加的角度分析了这些影响规律的形成机理。另外本文还对SLM和热等静压的复合成形技术进行了探索性的研究,分析了这种复合成形技术各种工艺路线的可行性,并设计通过SLM成形内置松装金属粉末的金属包套,再通过热等静压处理最后生成致密零件。通过实验论证,初步发现经过热等静压技术处理可以提高SLM成形件的致密度。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-8
1 绪论  8-19
  1.1 选择性激光熔化技术简介  8-10
  1.2 选择性激光熔化的国内外研究现状  10-17
  1.3 课题来源、意义、研究目的及内容  17-19
2 实验设备、材料与方法  19-26
  2.1 选择性激光熔化实验设备  19-21
  2.2 选择性激光熔化实验材料  21-22
  2.3 实验方法  22-23
  2.4 测试分析方法  23-26
3 粉末材料特性对SLM 成形的影响研究  26-43
  3.1 SLM 成形粉末的材料特性  26-27
  3.2 材料特性对SLM 成形的影响规律  27-38
  3.3 材料特性对SLM 成形的影响机理  38-43
4 工艺参数对SLM 成形的影响研究  43-56
  4.1 SLM 的主要工艺参数  43-44
  4.2 工艺参数研究的SLM 成形实验  44-52
  4.3 工艺参数对SLM 成形的影响机理  52-56
5 激光热等静压复合成形技术实验研究  56-60
  5.1 复合成形技术简介  56
  5.2 复合技术工艺路线规划  56-58
  5.3 实验论证  58-60
6 结论与展望  60-62
  6.1 全文总结  60-61
  6.2 研究展望  61-62
致谢  62-63
参考文献  63-67

不锈钢选择性激光熔化成形质量影响因素研究

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