【摘 要】
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核电应急柴油发电机凸轮轴作为核电应急系统的关键部件,其具有形状复杂、尺寸大、服役工况要求高等特点,锻造加热处理的传统制备技术存在生产周期长、材料利用率低等不足,因此,研究发展制造新技术具有广泛的应用前景。激光直接沉积技术是目前国内外重点研究发展的复杂结构金属零件的先进制备技术之一,由于激光直接沉积合金钢是一个非平衡冶金过程,复杂相变导致的零件变形开裂难题亟待解决。因此,开展激光直接沉积合金钢组织演
【基金项目】
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国家重点研发计划项目（2016YFB1100201）； 绿色制造系统集成项目（2017）； 沈阳未来新产业技术研发项目（18-004-2-26）； 沈阳“双百计划”重大科技成果转化示范工程（2019年）；
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核电应急柴油发电机凸轮轴作为核电应急系统的关键部件,其具有形状复杂、尺寸大、服役工况要求高等特点,锻造加热处理的传统制备技术存在生产周期长、材料利用率低等不足,因此,研究发展制造新技术具有广泛的应用前景。激光直接沉积技术是目前国内外重点研究发展的复杂结构金属零件的先进制备技术之一,由于激光直接沉积合金钢是一个非平衡冶金过程,复杂相变导致的零件变形开裂难题亟待解决。因此,开展激光直接沉积合金钢组织演化机制以及动力学研究不仅具有重要的科学研究意义,还具有重要的实际应用价值。本文使用FL-DLS21激光直接沉积成形系统,通过改变激光功率和扫描速度制备 12CrNi2 合金钢样品。应用 OM、XRD、SEM、EBSD、TEM、X-Ray CT、热模拟机、无纸记录仪、激光高温共聚焦等分析测试方法,对合金钢沉积样品的非平衡组织演化机制以及动力学机理进行了系统研究,结果表明:激光直接沉积12CrNi2合金钢样品的显微组织由大量贝氏体、少量马氏体和铁素体组成。研究发现,随着激光功率的增加或扫描速度的降低,沉积样品的显微组织主要发生由板条贝氏体（LB）、粒状贝氏体（GB）至多边形块状铁素体的组织演化过程,并建立了工艺参数对沉积样品相含量以及晶粒尺寸的影响方程。除此之外,基于经典贝氏体相变理论,结合实验结果分析,本文阐明了贝氏体形核长大机理,得出贝氏体转变温度为561℃,板条贝氏体生长速度为1.5μm/s。优化出激光直接沉积合金钢样品具有良好组织与性能匹配的工艺参数,当激光功率为2000 W和扫描速度为5 mm/s,制备样品的孔隙率达到0.018%;当激光功率为2000 W和扫描速度为6 mm/s,制备样品具有最佳的抗拉强度与耐磨性,抗拉强度达到824 MPa,摩擦系数为0.282;当激光功率为2200 W和扫描速度为5 mm/s时,制备样品的冲击韧性最优,达到100 J/cm2。本研究为激光直接沉积综合性能优异的合金钢零件提供了良好的理论与技术参考。
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