刘艳艳 ， 杜长星

（南京理工大学紫金学院智能制造学院，江苏 南京 210023）

基于“离散—堆积”的增材制造思想[1]，激光金属沉积（LMD, Laser Metal Deposition）工艺利用同步送给的金属粉末材料，可直接成形制造大尺寸金属结构件，具有成形效率高、成形尺寸大等优势，在航空航天、汽车模具等领域大尺寸结构件的快速成形制造方面具有广泛应用前景[2-5]。铁基合金（如316L、17-4PH）[6-7]、镍基合金（如Ni625、Ni718）[8-9]、钛合金（如TC4、TA15）[10-11]等材料的激光金属沉积工艺较为成熟，成形件的机械性能已基本能够接近甚至达到材料锻件水平，但铝合金材料因具有高的激光反射率、高的导热性以及等离子体的屏蔽作用，在激光沉积过程中易形成气孔、夹渣、氧化膜等缺陷，严重影响着增材成形件的形状精度和力学性能。本研究以AlSi10Mg 铝合金为材料，以线能量密度和体能量密度作为综合评定参数，进行铝合金材料的激光金属沉积工艺试验研究，分析并研究其对铝合金材料增材成形件性能的影响，为大尺寸铝合金结构件激光增材制造技术的应用提供理论和试验依据。

1 试验材料及方法

1.1 试验材料

本试验中所用材料为气雾化AlSi10Mg球形粉末，粒径50 μm～150 μm，AlSi10Mg粉末颗粒形貌如图1所示，AlSi10Mg材料化学成分如表1所示。基体材料为铸态AlSi10Mg板材，尺寸200 mm×120 mm×20 mm。试验前采用打磨方式去除基板表面氧化膜，并用丙酮进行清洗。

表1 AlSi10Mg材料化学成分

图1 AlSi10Mg粉末颗粒形貌

1.2 试验设备

工艺试验在激光熔融沉积增材成形设备上进行，系统主要包括Laserline 6000 型高功率光纤激光器、KUKA 机械手、同轴熔覆头、负压式送粉器、自制惰性气体保护成形舱等。……