采用选区激光熔化(SLM)技术对200 μm层厚的气雾化316L粉末进行单熔道及块体实验,通过分析成型样件的致密度、微观组织、拉伸性能、缺陷机理等进行了工艺优化。结果表明,当激光功率为400 W,曝光时间为120~160 μs,搭接率为50%~60%时,成型样件的致密度可达99.99%。SLM成型过程中产生的未熔合缺陷可以通过调整工艺参数进行避免;虽然微型孔洞及球化现象无法完全消除,但通过缩短曝光时间可以减小球化尺寸。SLM成型样件的微观晶粒为等轴晶及柱状晶,其拉伸性能良好,屈服强度为530 MPa,拉伸强度为635 MPa,延伸率为31%。

采用选区激光熔化技术研究了扫描速度和线间距对316L不锈钢粉末成形的影响。结果表明,当激光功率为380 W,铺粉层厚为50 μm,线间距为90~130 μm,扫描速度为750 mm·s ^-1时,成形试样的致密度最高达99.99%,屈服强度、拉伸强度和延伸率分别为625 MPa、537 MPa和38%。扫描速度对试样缺陷的形成有很大影响。适当增大扫描速度可细化试样的晶粒,提高其力学性能。

为了探究脉冲式激光选区熔化成形过程中的搭接率与搭接特性, 采用了弓形与抛物线形搭接理论模型, 并设计了单熔点、单熔道和多层块体的成形实验, 获得了不同条件下较优的搭接率。结果表明,单熔点熔宽随曝光时间增大而增大; 单熔道实验中, 曝光时间为40μs～60μs时, 单熔点间较合理的搭接率约为30%; 曝光时间为80μs时, 搭接率约为50%; 曝光时间为100μs～120μs时, 搭接率约为60%; 多层块体实验中, 单熔道间的搭接率为50%时, 块体表面形貌较好; 通过对块体进行致密度、缺陷、微观组织和拉伸性能分析可知, 当功率200W、层厚50μm、曝光时间100μs、点距65μm、线间距77μm时, 可得到致密度最高为99.99%的样件。该研究对认识脉冲式激光选区熔化成形过程中的搭接特性和搭接率选取是有帮助的。

针对316L金属粉末进行选区激光熔化(SLM)成形工艺研究, 以获得高致密度块体。为了提高SLM成形效率, 对150 μm大层厚成形过程进行了研究。通过改变曝光时间, 块体试样致密度可达到99.99%, 成形率可达到8.1 mm3/s, 约为以往研究中成形率的2～8倍。此外, 还发现三种典型缺陷,熔池间未熔合缺陷, 熔池内部微孔缺陷和无规律分布的球化缺陷。熔池间未熔合缺陷可通过调整工艺参数予以消除, 微孔和球化缺陷对致密度的影响较小, 但通过调整工艺参数, 很难将其完全消除。平均屈服强度、抗拉强度和延伸率分别为525 MPa、625 MPa和40.1%, 这与以往小层厚成形的拉伸性能没有明显差异, 这是由于不同层厚都具有类似的冶金结合和微观结构。