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增材制造已从一种快速成型技术发展成为一种能够生产高度复杂零件的技术,而且这些零件的机械性能优于传统方法。利用激光加工金属粉末,可以加工任何类型的合金,甚至金属基复合材料。本文分析了激光粉末床熔合加工的 316L 不锈钢的拉伸和压缩响应。通过光学显微镜评估了所得的微观结构。关于机械性能,确定了屈服强度、极限拉伸强度、断裂前伸长率、抗压强度和显微硬度。结果表明,微观结构由堆叠的微熔池构成,由于高热梯度和凝固速度,熔池内形成了细胞状亚晶粒。抗压强度(1511.88 ± 9.22 MPa)高于拉伸强度(634.80 ± 11.62 MPa)。这种差异主要与应变硬化和残余应力的存在有关。初始显微硬度为206.24±11.96 HV;压缩试验后,硬度增加了23%。
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增材制造 (AM) 仍是一项相对较新的技术。与从毛坯中去除材料的传统加工不同,AM 用于从空工作空间开始将原料逐层熔合成复杂形状。AM 能够制造复杂的零件几何形状和零件变体,而几乎无需额外制造成本。以前不可能制造的几何形状现在可以作为设计选项使用,例如弯曲的内部通道、复杂的晶格结构和设计的表面孔隙率 - 所有这些都可以重复生产。电子束粉末床熔合 (PBF-EB) 是一种 AM 方法,其中使用电子束将细颗粒粉末加工成零件。自诞生以来,PBF-EB 一直受到可供加工的材料数量的限制。本论文的目的是探索使用 PBF-EB 加工不锈钢的可能性。这项工作的重点是开发高效加工参数,目的是获得高密度成品材料,并了解工艺参数与零件由此产生的微观结构和其他质量方面之间的关系。两种不锈钢粉末,316LN(奥氏体)和超级双相 2507(奥氏体/铁素体),通过各种工艺参数使用各种熔化策略加工成固体零件。在选择一组以高加工速率生产高质量零件的参数之前,对密度、微观结构特征和机械性能进行评估和评定。这项工作的结论是,不锈钢非常适合 PBF-EB 加工,具有宽广的加工窗口。研究还表明,材料性能受所用加工参数的影响很大。对于超级双相不锈钢 2507,制造的部件需要进行制造后热处理才能达到所需的微观结构、相组成和拉伸性能,而 316LN 则可以在更大程度上直接使用,只要使用适当的制造准备和加工参数即可。
内布拉斯加大学林肯分校机械与材料工程系,内布拉斯加州林肯市,美国 通讯作者 – Joseph A. Turner,电子邮件 jaturner@unl.edu。注:Haitham Hadidi 的当前地址是沙特阿拉伯吉赞大学机械工程系,吉赞,吉赞 45142。摘要 金属混合增材制造 (AM) 工艺适合于制造可提高工程性能的复杂结构。混合 AM 可用于制造功能梯度材料,通过完全耦合的制造工艺和/或能源的协同组合,可在整个领域内产生微观结构和材料特性的变化。工程设计和制造空间的这种扩展对无损评估提出了挑战,包括评估无损测量对功能梯度的灵敏度。为了解决这个问题,使用线性超声测量来检测三种制造方法制成的 420 不锈钢试样:锻造、AM 和混合 AM(定向能量沉积 + 激光喷丸)。将波速、衰减和漫反射结果与试样沿构建/轴向的显微硬度测量值进行比较,同时使用微观结构图像进行定性验证。超声波测量结果与破坏性测量结果相得益彰,分辨率没有任何实质性损失。此外,超声波方法被证明可有效识别混合 AM 试样上的弹性特性和微观结构的梯度和循环性质。这些结果突出了超声波作为混合 AM 样品高效且易于获取的无损表征方法的潜力,并为 AM 中的进一步无损评估决策提供信息。
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I. 构建几何形状对增材制造 316L 零件微观结构发展的影响 A. Leicht、U. Klement、E. Hryha Mater. Charact. 143 (2018) 137–143 II. 零件厚度对激光粉末床熔合制造 316L 零件微观结构和力学性能的影响 A. Leicht、C. Pauzon、M. Rashidi、U. Klement、L. Nyborg、E. Hryha 已提交出版 III. 工艺气体和扫描速度对 L-PBF 制造的薄 316L 结构的性能和生产率的影响 C. Pauzon、A. Leicht、U. Klement、P. Forêt、E. Hryha 已提交出版 IV.扫描旋转对激光粉末床熔合生产的 316L 零件微观结构发展和力学性能的影响 A. Leicht、CH Yu、V. Luzin、U. Klement、E. Hryha Mater。Charact。163 (2020) 110309 V. 工艺参数对激光粉末床熔合生产的 316L 零件微观结构、抗拉强度和生产率的影响 A. Leicht、M. Rashidi、U. Klement、E. Hryha Mater。Charact。159 (2020) 110016 VI. 通过增加层厚度提高 316L 激光粉末床熔合的生产率:对微观结构和力学性能的影响 A. Leicht、M. Fischer、U. Klement、E. Hryha、L. Nyborg 已提交出版
增材制造过程中的冷加工层通过在预先设计的内部增强域中赋予复杂的全局完整性来提高韧性。由于循环打印和喷丸形成的成分高度异质,因此很难通过映射这些域中的全局完整性来理解机械行为。超声波是一种快速、无损的工具,可以测量对微观结构和残余应力的异质组织敏感的全局完整性。这项工作在将激光工程净成型 (LENS) 与 420 不锈钢上的激光喷丸循环结合后,研究了压缩行为,并通过垂直于构建方向的超声波速度和衰减测量全局完整性。© 2020 CIRP。由 Elsevier Ltd. 出版。保留所有权利。
摘要 对采用激光粉末定向能量沉积 (LP-DED) 制备的 316L 不锈钢 (SS) 在经过应力消除 (SR)、固溶退火 (SA) 和热等静压 (HIP) 等各种热处理 (HT) 步骤后的微观结构和拉伸性能进行了表征。使用光学和扫描电子显微镜 (SEM) 分析了 HT 之前和之后的微观结构。进行了准静态单轴拉伸和硬度测试以测量机械性能。拉伸结果表明,与其他 HT 条件(即 SR、SA、HIP、SR+SA 和 SR+HIP)相比,非热处理 (NHT) 条件具有更高的强度但更低的延展性。通过采用两步 HT 条件(即 SR+SA 和 SR+HIP),与单个单步 HT 条件(即 SA 或 HIP)相比,拉伸性能没有显著变化。研究结果表明,除非需要进行 HIP 来最大限度地减少体积缺陷含量,否则 LP-DED 316L SS 不需要进行两步 HT。