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选择性激光熔化成型316 不锈钢的单轴蠕变-疲劳行为

2023-08-21丁珮珊郑小涛徐建民

化工机械 2023年4期
关键词:不锈钢

丁珮珊 郑小涛 徐建民 林 纬

(武汉工程大学 化工装备强化与本质安全湖北省重点实验室)

属于金属3D打印工艺的选择性激光熔化(Selective Laser Melting,SLM)是一种基于分层叠加制造、通过高能激光束逐层扫描并熔化金属粉末而成型的快速制造技术,该技术能直接成型各种复杂零件,是目前突破复杂高温合金部件制造精度、复杂结构及材料铸造缺陷等诸多瓶颈的关键技术[1]。在SLM金属材料中,316不锈钢由于添加了Mo元素,具有良好的耐热性、耐腐蚀性、低温强度和机械特性,在电力、现代工业、船舶以及医疗等诸多产业皆有良好的应用前景[2,3]。

然而,很多机械设备(如压力容器、汽轮机、燃气轮机及冶金机械等)长期在复杂高温承载的工况下服役,设备的启停、工况载荷的改变等波动载荷所导致的疲劳损伤与高温条件下所形成的蠕变损伤交互作用是设备失效的主要原因。因此,研究高温环境下材料的蠕变疲劳行为具有重大意义[4,5]。

目前,对SLM材料的研究大多集中在成型工艺、微 观 组 织 结 构 等 方 面。MERCELIS P 和KRUTH J P通过试验研究SLM成型Fe-20Ni-15Cu-15Fe3P混合粉末时发现,元素成分会影响材料对激光的吸收率、高温熔体的润湿以及铺展能力、氧化等,当试样成型面呈均匀鱼鳞状且基本未出现球化现象时,成型件的致密度可达91%[6]。CHILDS T H C等采用有限元方法构建了不同激光功率、扫描速度等工艺参数下M2、H13、314SHC和316L不锈钢的单道熔池形貌、温度和质量的预测模型,并通过试验验证了模拟结果的正确性[7]。MORGAN R 等系统地研究了316L 不锈钢粉末SLM成型件的致密度,通过调整激光脉冲、扫描速度和扫描间距获得了致密度99%以上的零件[8]。……

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