【摘 要】
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增材制造技术与传统铸造、锻造“减材制造”为特点的工艺具有极大的差异,增材制造技术具有快速的冷却速率和巨大的热梯度,形成的构件组织结构细小,力学性能优异。为了充分发挥增材制造技术的设计潜力和应用前景,本文采用增材制造技术的分支选择性激光熔化工艺（Selective laser melting,SLM）制备了Al Si10Mg,以此对SLM Al Si10Mg的工艺参数、分层微观结构、力学性能和热处理
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增材制造技术与传统铸造、锻造“减材制造”为特点的工艺具有极大的差异,增材制造技术具有快速的冷却速率和巨大的热梯度,形成的构件组织结构细小,力学性能优异。为了充分发挥增材制造技术的设计潜力和应用前景,本文采用增材制造技术的分支选择性激光熔化工艺（Selective laser melting,SLM）制备了Al Si10Mg,以此对SLM Al Si10Mg的工艺参数、分层微观结构、力学性能和热处理进行了研究。研究了激光功率对选择性激光融合工艺成形的Al Si10Mg微观组织和力学性能的影响。当激光功率为280W时,试样的力学性能、致密度表现最好。揭示了激光功率与致密度、熔池结构、组织形貌、力学性能之间的关系,当激光功率较低时,由于材料吸收的能量较小,激光能量不能充分的熔化粒子,从而引发球化效应,试样存在较多的孔洞、未融合粒子等缺陷;在过高的激光功率下,材料也会因超高的温度而过热,导致金属材料的蒸发和质量损失,致密度存在一定的降低。研究了选择性激光熔化Al Si10Mg合金的熔池边界取向对合金力学性能和断裂路径的影响。选择性激光熔化Al Si10Mg合金熔池因激光扫描特征呈现“鱼鳞状”形貌,且熔池边界垂直于建筑方向。晶粒生长方向与建筑方向平行,具有明显的定向组织。在拉伸变形过程中,残余应力主要集中在熔池边界,在纵向试样中,裂纹主要沿熔池边界的粗晶区断裂;横向试样中,裂纹主要穿过细晶区,在熔池边界偏转。通过后处理使组织逐步均匀化,研究各阶段下力学性能的各向异性。研究发现在原始试样、308℃/4h试样和530℃/4h试样中,各向异性的程度是逐渐降低的;在原始试样中,由于熔池边界受载面积的差异,导致了力学性能的各向异性;在308℃/4h纵向试样中,等轴晶粒与载荷方向垂直,细小等轴晶粒和柱状晶粒的异质性程度最大,导致交界处的应力集中和过早断裂;在横向试样中,等轴晶粒与载荷方向平行,异质性程度降低,整体变形均匀。530℃/4h热处理后,组织高度均匀化,但试样仍然存在塑性的各向异性,出现这种现象的原因与柱状晶粒不均匀分布导致的局部应力集中有关。
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