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激光增材制造或称为3D打印技术,是基于微积分的思想,采用激光分层扫描、叠加成形的方式逐层增加材料将数字模型转换成三维实体零件。真正意义上实现了数字化、智能化加工,具有加工柔性高、无需模具、工序少、加工周期短、可以加工任意形状、尺寸适应性好、对于小批量零件加工成本低且成形件物理化学性能优异等优点。目前,已广泛应用于航空航天、能源、汽车制造以及医学领域。传统的加工方法制造IN718合金零件,刀具磨损严重,难于加工,成本高且不能制造复杂构件。而IN718合金激光增材制造技术使零件的结构不再受限制,另外还可以应用于损坏零件的修复,节约了成本。由于增材制造技术的特殊性,其对材料质量、激光光束质量、过程稳定性、工艺标准提出了更高要求。因此,本文研究IN718镍基高温合金光纤激光增材制造的工艺、组织和性能,为后期镍基高温合金零件的制造、修复提供理论基础。本文系统研究了IN718合金激光增材制造的工艺特性,为了解决成形过程氧化问题,需采用充氩环境保护。研究表明:送粉速率是影响沉积高度的主要因素,激光功率是影响沉积宽度的主要因素,影响成形均匀性的主要因素是线能量和Z轴升移量Z。并获得优化工艺范围:激光功率(300W~700W);送粉速率(3~13g/min); Z(0.4~0.6);线能量(50~100J/mm)。在此工艺范围内,沉积宽度控制在0.7mm~2.1mm,单层沉积高度控制在1.1~2.1mm,成形精度控制在±0.05mm。获得了无气孔、裂纹、夹杂缺陷,致密的成形件,致密度可达99.98%,平均抗拉强度为869MP,平均延伸率为22%,约为铸件延伸率的2倍。重点研究了IN718合金激光增材制造成形件的组织。激光增材制造得到的成形件组织均匀、细密,通过控制温度梯度得到在成形件的内部生长方向趋于一致的细长柱状晶,贯穿沉积层间外延生长。研究发现:成形件的拉伸性能和柱状晶的尺寸、受力方向密切相关。可以通过调节激光功率、初始温度、扫描度速来控制柱状晶的尺寸。另外,改变扫描速度,还可以控制柱状晶生长角度。进而实现控制成形件性能的目的。为了进一步改善激光增材制造IN718合金的力学性能,需对成形件进行热处理。在优化的热处理工艺(强均匀化+固溶+双时效)下,成形件中γ″、γ′强化相颗粒充分析出并消除枝晶间的偏析相Laves脆性相,成形件抗拉的强度从869MPa提高到1350MPa,提高了约36%;屈服强度从500MPa升高到约1000MPa,提高了约100%;达到了铸件强度水平。另外,热处理使硬度平均值明显提高。