| 题名 | 选区激光熔化18Ni300成形及热处理前后组织与性能的研究 |
| 作者 | 金赟 |
| 答辩日期 | 2019 |
| 导师 | 金玉花 ; 屈岳波 |
| 关键词 | 选区激光熔化 18Ni300马氏体时效钢 固溶时效热处理 组织 性能 |
| 学位名称 | 硕士 |
| 英文摘要 | 针对18Ni300马氏体时效钢在航空航天及精密锻模等领域制备复杂结构件时面临的材料利用率低、加工周期长和生产效率低等问题,本文采用SLM成形18Ni300马氏体时效钢,分析了SLM成形常见缺陷的成因,优化了成形工艺,为充分发挥该材料高强度的优势,选择固溶、固溶+时效的热处理,研究了沉积态和不同热处理状态下样件的组织、力学性能和摩擦磨损性能,具体研究结果如下:首先分别改变激光功率、扫描速度和扫描间距三个因素,研究了其对样件致密度、硬度、表面粗糙度的影响规律。寻得激光功率400 w、扫描速度1800 mm/s、扫描间距0.07 mm、铺粉层厚0.03 mm的组合参数下致密度最高,达到99.61%,表面粗糙度4.81μm,显微硬度375.6 HV。SLM成形中球化、裂纹和气孔等缺陷影响样件质量。采用S正交扫描策略探究了SLM成形18Ni300过程中球化、裂纹和气孔缺陷的成因,表明除工艺参数良好组合外,反复利用的粉体其异常的粉体特性更容易使样件出现缺陷,建议成形过程中严格控制其比例,保证样件合格率。最终制备的样件致密度在99.6%以上,硬度分布均匀、表面粗糙度优良,表明SLM成形18Ni300工艺有效、可行。在激光能量的高斯分布及快速的冷却作用下,熔道中心呈亚微米胞状结构生长,而受G/Vs比值及择优生长取向的影响,熔池底部[001]方向的胞状晶逐渐演化为熔池中部的胞状枝晶,而顶部及两侧胞状晶分别沿[100]和[010]方向生长,同时由较强温度梯度引起的贝纳德对流,使熔池局部区域出现了亚晶粒组织的无界限过渡转变。沉积态性能指标分别是抗拉强度1159 MPa、屈服强度1060 MPa、显微硬度375.6 HV,性能优于锻件。固溶处理后组织为单相马氏体,随固溶温度的升高马氏体组织先细化,然后分解并二次结晶长大,且方向由800℃下的平行基面生长逐渐过渡为920℃下的垂直基面生长。随固溶温度的升高,未溶的Laves相（Fe2Mo）也逐渐溶解,在840℃固溶温度下样件抗拉强度达最大值990 MPa、屈服强度883 MPa、延伸率13%、显微硬度313.6 HV、冲击韧性30.3 J,相比沉积态样件而言,强度、硬度有所降低但塑韧性明显提高,拉伸断口形貌显示为韧性断裂。时效处理使亚稳态马氏体部分转变为稳态奥氏体,XRD测试发现在550℃时效时,（111）晶面γ相的衍射峰显著增强,说明随时效温度的升高,奥氏体含量也随之增加。在450℃时效温度下Ni3X型沉淀相细小且均匀的分布于基体,此时相比沉积态样件抗拉强度提高了37.7%,屈服强度提高了37.6%,延伸率降低了6.8%,显微硬度提高了36.2%,冲击韧性降低了58.2%,拉伸断口形貌显示断裂属于解理断裂+少量塑性断裂。相比锻件在同等条件的时效而言,仅硬度达到标准,而其他性能有待提高。同时经时效处理后材料抗腐蚀性能减弱,随时效温度的升高样件在不同载荷及频率下的摩擦系数均呈先减小后增大的趋势,而磨损量具有和摩擦系数相类似的变化规律。当固定摩擦参数为5 N/5 Hz时,随时效温度的升高,样件磨损机制的转变大致符合硬度的变化规律,在450℃最佳时效温度下样件磨损机制为磨粒磨损+粘着磨损,相比沉积态样件因低硬度值而出现严重的氧化疲劳磨损现象而言,在最佳时效温度下的样件具有更为出色的耐磨性。 |
| 语种 | 中文 |
| 页码 | 75 |
| URL标识 | 查看原文 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://ir.lut.edu.cn/handle/2XXMBERH/95019]  |
| 专题 | 兰州理工大学 |
| 作者单位 | 兰州理工大学 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 金赟. 选区激光熔化18Ni300成形及热处理前后组织与性能的研究[D]. 2019. |
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