王招阳 李金全 肖长源 袁立铭 林 健 雷永平 李康立

321不锈钢激光增材制造工艺及变形研究

王招阳1李金全1肖长源1袁立铭1林 健2雷永平2李康立2

（1. 首都航天机械有限公司，北京 100076；2. 北京工业大学材料科学与工程学院，北京 100124）

基于激光熔覆同轴送粉技术，在不锈钢基板表面制备了321不锈钢合金涂层，研究了工艺参数对涂层宏观形貌的影响，分析了涂层的显微组织和显微硬度。研究结果表明：在激光功率为2.2kW，扫描速度为7mm/s，送粉速率为13.2g/min，搭接率为30%时，可获得平整无缺陷的321不锈钢涂层。熔覆层可分为一次熔化区、道间重熔区和层间重熔区三部分。熔覆层的组织主要由胞状晶和树枝晶构成；相比于一次熔化区，道间重熔区和层间重熔区的组织较为粗大且硬度较低。在激光熔覆过程中，成形件产生了较为明显的变形，通过改变成形路径可以减小基板变形量，提升成形件的质量。

增材制造；宏观形貌；微观组织；显微硬度；变形控制

1 引言

奥氏体不锈钢具备易于加工成形、焊接性能优良、低温韧性及无磁性等优点，在航空航天、化工、机械制造等工业中用途广泛[1～4]。其中321不锈钢作为典型的奥氏体不锈钢，是在304不锈钢的基础上添加了Ti元素，增加了稳定性与耐腐蚀性，在航空航天的管路系统、机械零件等领域广泛使用。目前航空航天中对于零件的质量要求越来越高，很多复杂形状的零件难以用传统技术制造，而增材制造技术是一种利用计算机设定的数学模型逐层累积原材料直接成形的先进制造技术，与传统的去除式制造方法相比，极大地提升了原材料的利用率并缩短了构件的制备周期，解决了无法制造复杂构件的难题[5～7]。……