孙靖 吴士明 陈艳

摘要：激光选区熔化（Selective Laser Melting，SLM）在金属材料复杂结构制备领域具有明显的优势。分析了SLM成形316L SS样件的内部与表面孔洞缺陷类型以及产生的机理，为缺陷的控制提供理论依据。实验结果表明，SLM成形316L SS件内部孔洞缺陷主要包括：熔池交界处的撕裂型三角形孔洞、随机分布的夹杂型孔洞、熔池中心深度较浅的不规则孔洞以及呈现聚集性分布的未熔合型孔洞。表面孔洞缺陷主要包括较浅的凹陷性缺陷以及具有细颈特征的较深缺陷，缺陷内部存在夹杂物，且在表面孔洞尖端易产生微裂纹。SLM过程中产生的飞溅物是产生内部及表面孔洞的主要原因，分析结果显示飞溅物为高温下的混合氧化产物。

关键词：激光选区熔化;孔洞缺陷类型;产生机理;飞溅产物;成型腔

0    前言

激光选区熔化技术日趋成熟，具有直接制造复杂几何形状零件的能力，但相关孔隙率仍是其致命的弱点，孔洞的产生极大影响了材料的耐腐蚀性能及疲劳性能。Veerappan[1]等研究了增材成形IN718中孔洞及孔洞尺寸对疲劳性能的影响，研究表明弥散分布的孔洞可严重削弱材料的疲劳性能，且当晶粒平均尺寸为48 μm、孔洞平均尺寸达到20 μm时裂纹的形核位置由晶体向孔洞附近转变。陈迪[2]等研究了3D打印技术制备的Ti6Al4V内部大量随机分布的球形孔洞，分析了高能束能量密度和扫描策略等因素对孔洞的影响，研究表明，对打印件表面进行抛光处理，选择合理的热等静压工藝消除材料内部孔洞、避免组织过度粗化，可显著提高3D打印钛合金的疲劳寿命;使用能量来进行单向扫描可使未熔合缺陷和孔洞只出现在所制备样品的一侧。……