黄 涛, 智彤彤, 陈岁元, 周 林, 张 欣, 郭 倩

(1. 沈阳师范大学 物理科学与技术学院, 沈阳 110034;2. 东北大学 材料科学与工程学院, 沈阳 110004)

0 引 言

近些年来,随着短流程制造技术的发展,其中的激光直接沉积(DLD)技术在快速制造和快速加工方面发展更为迅速[1-2]。DLD技术在快速成形技术基础上结合了激光熔覆技术,发展成为无模快速制造技术。原材料为金属粉末,利用了高密度大功率激光束,通过金属粉末堆积,逐层熔化,从CAD数据生成三维的实体零件[3]。相比于传统的铸造技术,DLD具有加工速度快、零件复杂程度高且性能优异、加工成本低等优点。然而,由于DLD属于快速熔化、冷却凝固的过程,在凝固过程中由于基材与沉积层之间的温度梯度过大,造成零部件的变形开裂和产生气孔夹杂等缺陷[4]。

沉积过程中过高加热及冷却速率、残余应力的演变是裂纹产生的主要来源。沉积层和基材之间的裂纹会导致材料性能下降。 因此,许多研究人员尝试不同的方法防止沉积层界面处开裂。基体预热是降低裂纹敏感性的方法之一[5]。预热基体通过降低冷却速率从而降低热应力和残余应力,在沉积过程中减小基材与沉积层间的温度梯度,减缓裂纹的产生。然而,预热会对沉积层的性能和组织产生一定的影响。因此,要合理的选择预热过程和温度,从而获得所需的性能。

美国空军研究实验室优化了激光熔覆沉积成形钛合金工艺,后续热处理改善了成形件微观组织和性能;蔡春波等人通过对不同预热温度下激光熔覆铁基涂层过程的数值模拟,表明了预热温度越高,熔覆层中心峰值温度越高,也能有效降低熔覆层的冷却速度。……