扫描间隙对激光粉床熔融GH4169合金微观组织及硬度的影响
2021-02-08
(东莞理工学院 机械工程学院,广东 东莞 523808)
金属材料增材制造工艺(Additive manufacturing of metallic materials,AMMM)可以直接将三维数字模型加工为实际产品,与减材制造工艺相比,AMMM工艺在近净成形方面具有天然的优势,例如可以减少产品设计和加工时间、节省原材料以及降低能耗等[1—2]。激光粉床熔融工艺(Laser powder bed fusion,L-PBF)利用激光束斑有区域选择性地逐层熔化粉床上的粉层,成形精度较高,加工后构件相对密度可接近100%,是AMMM技术中最有应用前景的技术之一[3—5]。
GH4169合金具有优异的综合性能,如耐高温、抗腐蚀、抗氧化等,在航空航天、核工业以及海洋工业等中的应用越来越广泛[6—8]。GH4169合金的高硬度和低导热性导致其减材制造工艺中存在加工困难及成本高昂等问题[9]。L-PBF技术可以制造出接近最终形状的零件,国内外众多学者针对GH4169合金的L-PBF工艺,开展了大量研究。Scime和Beuth[10]研究了GH4169合金在激光粉床熔融过程中熔池尺寸及形貌的变化。Gallmeyer等[11]基于不同热处理工艺下激光粉床熔融GH4169合金微观组织与力学性能之间的关系,提出了一种新的热处理工艺。Rezaei等[12]研究了激光粉床熔融GH4169合金微观组织及力学性能的各向异性。Chen等[13]采用L-PBF工艺,研究了GH4169合金与316不锈钢之间的焊接过程。
L-PBF工艺参数包括激光功率、扫描速度、扫描间隙及粉层厚度等,其中,扫描间隙为相邻激光扫描路径之间的间隙,是L-PBF中重要的工艺参数,因此,文中将重点研究不同扫描间隙条件下,激光粉床熔融GH4169合金微观组织及硬度的演变规律。
1 实验
材料为美国Carpenter公司生产的GH4169粉末,化学成分如下(质量分数):Ni为53.06%,Cr为19.65%,Nb为5.02%,Mo为3.07%,Ti为1.00%,Al为0.46%,C为0.04%,余量为Fe。……
