选区激光熔化(SLM)技术广泛应用于三维复杂零件的增材制造成形, 但激光的瞬间高温易对零件产生热应力, 影响加工质量。建立Ti6Al4V三维有限元模拟模型, 对SLM沉积成形过程进行了模拟研究, 探究双层多道沉积模型的层间停留时间对温度分布及热应力演变规律的影响。结果表明, 模拟熔池与试验结果吻合良好, 验证了模型准确性。第一层沉积后, 由表层的温度分布得出施加停留后冷却显著的效果, 停留时间的增加使得导热条件变好, 重熔作用增强。冷却后, X方向应力呈现“锯齿状”分布, 最大应力出现在搭接处, 随着层间停留时间从无停留增加到60 s, X方向应力逐渐减小, 最大降幅30%; Y方向应力呈现“凸”形及“凹”形的分布规律, 残余应力沿扫描方向呈“条带状”分布; Y方向Top路径最大应力先增大后减小, Middle及Bottom路径应力呈现减小的趋势。因此, 适当的层间停留时间可使热传导趋于稳定, 有效降低冷却后残余应力。

采用激光熔化沉积技术成形了TC11钛合金，研究了层间停留时间对其组织及性能的影响。结果表明，沉积态试样的宏观组织随层间停留时间的增加由等轴晶向柱状晶转变；在不同层间停留时间下，沉积态试样的内部均为极细α+β网篮组织，因此沉积态试样的力学性能呈高强低塑特征。随着层间停留时间的增加，沉积态试样的宏观层带现象更加明显，室温力学性能的各向异性显著增大，这是因为后续沉积层对已沉积层的表层重熔再沉积和热处理效应导致局部组织粗化、α相比例增加，进而引起沉积方向网篮组织的规律性不均匀。