【摘 要】
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选区激光熔化(Selective Lazer Melting,SLM)作为一种金属增材制造技术,其成形试样具有力学性能高,致密性好的特点。然而,SLM成形技术的发展受到原材料成本高与工艺参数强烈影响的阻碍,所以在降低原材料成本与提升成形件质量及成型效率时,对不同循环利用次数粉末工艺演变及利用合理工艺参数制备其大层厚成形件的组织性能探究是很有必要的。因此,本文以AlSi10Mg合金成形为例,对其SL
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选区激光熔化(Selective Lazer Melting,SLM)作为一种金属增材制造技术,其成形试样具有力学性能高,致密性好的特点。然而,SLM成形技术的发展受到原材料成本高与工艺参数强烈影响的阻碍,所以在降低原材料成本与提升成形件质量及成型效率时,对不同循环利用次数粉末工艺演变及利用合理工艺参数制备其大层厚成形件的组织性能探究是很有必要的。因此,本文以AlSi10Mg合金成形为例,对其SLM成形工艺及粉末循环利用次数对粉末工艺演变及其大层厚成形件质量与力学性能影响进行了相应研究。首先,通过正交实验设计最佳AlSi10Mg合金大层厚件SLM成形工艺参数,当工艺参数为:激光功率310 W、扫描速度1450 mm/s、扫描间距95μm、固定铺粉层厚60μm时,试样致密度可达99.90%,成形效率为8.265 mm3/s,均达到较高水平。其次,针对AlSi10Mg合金大层厚件,利用场发射扫描电子显微镜、粉体特性多功能测试仪与X射线衍射仪等表征手段,对循环利用过程中粉末特性变形进行研究。结果表明:随着AlSi10Mg合金粉末循环利用次数的增加,循环粉表面形貌变化过程为:粗糙-光滑-粗糙,粉末中小粒径颗粒所占比例降低,15次循环粉粒径大于原始粉且分布更分散;松装密度与振实密度先上升后下降;粉末休止角与崩溃角呈现逐渐降低的趋势,差角与氧含量则明显增加;并且经过多次循环后的粉末流动性也逐渐增加,当粉末循环利用达到15次时流动性能最优。最后,利用金相显微镜与场发射扫描电子显微镜观测不同循环利用次数AlSi10Mg合金大层厚试样显微组织变化,采用显微硬度测试与拉伸实验测试不同循环利用次数AlSi10Mg合金大层厚件力学性能。结果显示:由于原始粉末到15次循环利用粉末粒径分布与表面形貌发生变化,导致其成形试样金相组织中孔洞数量与尺寸略微增加,从而成形件致密度略微降低;粉末循环利用次数在10次以内时,原始粉末与循环粉制备大层厚成形件力学性能无显著差异,只是当粉末循环次数达到15次时所制备的成形件由于孔隙率较大导致试样抗拉强度与显微硬度略微降低。总体而言,原始粉到15次循环粉制备的AlSi10Mg合金大层厚件显微组织与力学性能所存在的细微变化并未造成合金试样质量与性能的恶化。
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