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随着工业发展对定制零部件的需求日益增长,增材制造技术受到广泛关注。选区激光熔化(Selective Laser Melting,SLM)工艺以其生产周期短、无需模具和夹具、零污染零排放等优势已被成功应用于航空航天、医疗等领域。模具制造是工业生产的重要组成部分,通常对材料强度要求较高,而SLM工艺不受零件形状与结构限制、成形件性能优良、可以被应用于生产具有复杂结构的模具镶块,不仅避免了对材料的浪费,又可以获得比强度较高的部件,以其替代失效的模具镶块可以有效延长模具寿命。但是由于原材料的限制,采用SLM工艺制造模具尚且处于研究阶段。因此,对于利用SLM工艺制造较高强度部件的研究极为重要,可以为SLM工艺在模具制造与修复领域的应用提供一定的理论依据和更多的可能性。Ni-Cr-B-Si自熔性合金因熔点低、强度高的特点被广泛应用于模具的修复,但传统的激光熔覆和等离子喷涂工艺局限于对失效模具表面的修复,本研究利用SLM工艺对粒度为2160μm的Ni-Cr-B-Si合金粉末进行打印,为利用SLM工艺制造模具镶块提供新思路。首先进行初步探索工艺试验,选取激光能量密度范围在34.72243.06 J/mm3以内的参数组合,根据成形效果得知,100.00 J/mm3以内的激光能量密度更有利于合金试样的成形,且激光功率控制在200 W内效果更佳;其次将激光功率和扫描速度在较小变化范围内进一步优化,采用排水法对试样致密度进行测量,通过分析测量结果可知激光能量密度需达到55.56 J/mm3以上,且激光功率高于100 W,扫描速度控制在1.2 m/s以内较为适宜;最后通过三因素三水平正交试验得到成形效果较好的参数组合为:扫描间距80μm,激光功率150 W,扫描速度0.6 m/s,极差分析结果表明,扫描间距对试样致密度影响最为显著。通过对合金试样表面形貌、微观组织和力学性能的研究与分析,得到激光能量密度对三者的影响规律。随激光能量密度的增加,试样的表面粗糙度先减小后增大,并在激光能量密度为78 J/mm3时获得表面粗糙度值为3.5μm的试样。试样的耐磨性能与致密度呈现同样的变化趋势,二者均随激光能量密度的增加而增大,但由于过高的能量密度会导致试样出现边角开裂和翘曲的情况,所以80 J/mm3的激光能量密度较为适宜,试样致密度达到98%。选区激光熔化工艺具有快速冷却的特点,该特点使合金试样具有细小的微观组织,随激光能量密度的增加,试样的晶体生长形态从胞状树枝晶向等轴树枝晶转变。试样中基体相为FeNi3、γ-Ni和Ni3Si,主要强化相为M7C3、M23C6和Cr2B,在逐层叠加成形过程中,已成形部分不断受到上层熔池的热作用,使硬质相在两层交界处不断析出,在热应力的作用下,层间交界处出现裂纹。试样具有较高的硬度和良好的耐磨性,显微硬度平均值达到848.10 HV0.5,同等试验条件下耐磨性能显著优于常用的H13热作性模具钢。