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增材制造技术(俗称3D打印)是激光冶金/快速凝固高性能材料制备与逐层堆积零件直接制造有机融合的“成形/成性”一体化的过程。而且该工艺容易实现三维数字化制造,尤其适合难加工材料,复杂结构零件的研制生产,原材料利用率高,无需借助模具就可以直接制造出产品。而激光增材制造能否得到快速发展和工程应用,很大程度上取决于移动熔池凝固行为、构件晶粒形态、内应力演化规律、内部冶金缺陷形成机制及力学行为等基础问题的认识,而要将这些问题弄清需要进行大量的实验验证,而利用ANSYS软件的模拟计算就可以简化此过程,对该工艺过程具有预测和指导的作用。本文针对镍基合金空心叶片激光增材制造过程,利用ANSYS软件建立了温度场/应力场的有限元模型,采用生死单元和移动热源技术模拟了熔覆层的沉积生长过程,对其采用了热弹性分析,通过间接耦合模拟了DZ125L空心叶片增材制造的温度场/应力场演变过程。并且用扫描电镜(SEM)和电子背散射衍射(EBSD)分析了激光增材制造镍基合金空心叶片的微观组织。空心叶片激光增材制造过程温度场模拟结果表明:开始阶段,熔池较小,冷却速率较大为-772.4℃/s左右,温度梯度较高,为3.42×106℃/m左右,随着熔覆层的增加,熔化区扩大,熔池冷却速率减小,温度梯度降低,最后一层的冷却速率为-593.9℃/s左右,熔池温度梯度为2.215×106℃/m。成型过程中横向的温度梯度最大值为8.83×104℃/m,始终小于纵向的温度梯度最大值4.06×106℃/m。成形结束时,由于叶片形状的影响,叶片的尾部和头部散热明显低于其他位置。总体来说虽然随熔覆层的增加,叶片表面换热作用有所增强,但整体的散热方向没变,主要是从上向下,从熔池到基座的单方向散热,具有定向凝固的散热特征。空心叶片激光增材制造过程应力场模拟结果表明:由于基座对熔覆层的冷却和约束作用,熔池对前一熔覆层的加热有应力释放作用,导致空心叶片增材制造过程的应力场沿高度方向呈梯度分布,上高下低,叶根等效应力最大。由于叶片形状的影响,叶片的尾部和头部对于其他位置有应力集中现象。显微组织分析结果表明:激光增材制造成形的空心叶片组织为柱状晶,随着熔覆层的增加,晶粒平均尺寸有所增长,晶粒的取向差角度也逐渐的向小于10°转化,织构也从立方织构{001}<100>转变为另外两种织构{001}<120>和{001}<230>。