【摘 要】
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激光选区熔化（SLM）技术是金属增材制造领域的重要技术之一,由于SLM制造工艺的独特性,SLM增材制件常存在内部孔隙、裂纹、熔合不良等缺陷及表面粗糙度差,严重影响增材制件的使用性能,无损检测是保障SLM增材制件质量的关键技术。本文设计并制造了多种GH3625高温合金SLM增材制件及对比试样,通过X射线数字成像（DR）方法研究了SLM增材制件质量评价问题,通过多尺度对比度增强算法提高了DR图像内部缺
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激光选区熔化（SLM）技术是金属增材制造领域的重要技术之一,由于SLM制造工艺的独特性,SLM增材制件常存在内部孔隙、裂纹、熔合不良等缺陷及表面粗糙度差,严重影响增材制件的使用性能,无损检测是保障SLM增材制件质量的关键技术。本文设计并制造了多种GH3625高温合金SLM增材制件及对比试样,通过X射线数字成像（DR）方法研究了SLM增材制件质量评价问题,通过多尺度对比度增强算法提高了DR图像内部缺陷的显示效果;采用金相显微镜、X射线DR成像方法分析了SLM增材制件疲劳裂纹扩展行为;通过显微计算机断层成像（显微CT）方法表征了疲劳裂纹和内部孔隙的三维形貌,基于CT重建结果构建了有限元分析模型,结合有限元方法研究了内部孔隙和疲劳裂纹对GH3625高温合金SLM增材制件疲劳性能的影响。主要研究结果如下:（1）采用SLM增材制造方法设计并制造了GH3625高温合金射线检测缺陷对比试样、对比灵敏度试样、内部流道多余物对比试样、拉伸试样及薄片试样,研究了增材制件X射线DR成像检测方法,得到了不同SLM增材制件高质量DR图像,分析了X射线DR成像方法对各类缺陷的检测能力,发现SLM增材制件主要存在内部孔隙、熔合不良和表面粗糙度大等问题,通过16位DR图像多尺度对比度增强算法明显提高了DR图像内部缺陷的显示效果。（2）通过拉伸试验研究了GH3625高温合金SLM增材制造拉伸试样的力学性能,通过在拉伸试样上预置缺口制备了疲劳裂纹试样,设计了疲劳裂纹扩展试验,采用金相显微镜和微焦点X射线DR成像方法对不同扩展阶段的疲劳裂纹二维形态特征进行了分析,研究了GH3625高温合金SLM增材制件疲劳裂纹的扩展行为。（3）针对GH3625高温合金SLM增材制造疲劳裂纹试样,设计了显微CT成像试验,通过三维重建得到了试样的三维重构模型,获得了疲劳裂纹三维分布形态,分析得到疲劳裂纹的平均厚度为0.012mm、长度为1.291mm。设计了SLM增材制造内部孔隙试样,试样内部设计了8个直径为0.3mm的孔隙,采用显微CT提取出8个内部孔隙,分析了内部孔隙的位置、直径、球度等信息,最小内部孔隙直径为0.24mm,最大内部孔隙直径为0.46mm,最大误差为0.16mm。（4）构建了含球形/椭球形内部孔隙和表面半椭圆裂纹的有限元分析模型,研究了内部孔隙大小、位置及形态和表面裂纹大小、方向对模型疲劳性能的影响。结合显微CT重建结果,构建了基于真实疲劳裂纹和内部孔隙三维形貌的有限元分析模型,研究了真实疲劳裂纹和内部孔隙对应力集中系数和等效应力的影响。
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