激光选区熔化成形(Selective Laser Melting,SLM)通过层层叠加的成形方式,可以制备具有复杂结构的高性能高精度零件。由于激光束移动速度快、光斑小,成形过程中的温度场极不均匀,从而使成形试样产生残余应力与变形,严重影响了成形质量以及零件的尺寸精度和形状精度。本论文采用盲孔法测量应力、采用数显游标卡尺测量沿沉积高度方向的变形量,分别研究了SLM成形GH4169的残余应力与变形,课题完成的主要研究内容和获得的结果如下:(1)研究了残余应力与激光能量密度之间的关系,发现在保证试样致密的情况下,试样残余应力随激光能量密度的降低而减小,但此效果随激光能量密度的降低而减弱。(2)研究了残余应力和基板预置压应力、基板材料之间的关系,发现基板预置压应力可以降低试样残余应力,在本研究中,当基板预置压应力为-143.6MPa时,残余应力可以降低130.4MPa,降低幅度为无预置压应力试样的残余应力的18.7%。在45号钢、304不锈钢和GH4169三种基板中,以GH4169为基板成形的试样的残余应力最小,这是因为45号钢的高热导率导致试样温度梯度大、304不锈钢线膨胀系数与沉积材料GH4169相差大导致基板和试样的膨胀、收缩量不匹配。(3)研究了层间相位角、预扫描和重熔等扫描策略对残余应力的影响。结果表明采用113°相位角成形可以得到最低的残余应力。预扫描和重熔都可以降低残余应力,随预扫描和重熔时激光能量密度的降低,残余应力先增加后降低。重熔时的短暂热处理以及重熔区、高温区向下方传递的压应力,是导致新沉积层的残余拉应力降低的原因。预扫描时,能量密度低,试样中存在大量孔洞使得应力释放从而降低残余应力;能量密度高,相当于重熔,导致残余应力下降。(4)研究了沉积态、热处理以及去除基板后,不同尺寸的薄板试样的变形及其在沉积高度方向的分布。结果表明SLM成形的薄板试样,沿沉积高度方向的形状为“C”字形,即内凹。根据变形量的大小及其沿沉积高度的变化程度可以划分出三个区域:在基板附近,变形量小、变化最剧烈;中间区域变形量大、变化平缓;试样顶部,变形量及其变化剧烈程度都介于两者之间。最大变形出现的位置在试样中上部,随试样高度的增加而上移。薄板试样的变形量随试样长度的增加而增大、随高度的增加先增大后趋于稳定、随厚度的增加出现小幅度降低。热处理、去除基板只会影响变形量的大小,不会改变变形在沉积高度方向上的分布与变化规律。(5)研究了不同尺寸的SLM沉积态倾斜板试样的变形及其在高度方向上的分布。其结果表明倾斜板试样在沉积高度方向同样表现为“C”字形内凹。倾斜板变形量随长度、厚度的变化规律与薄板试样相似,但随高度的增加而增大。在试样尺寸较小时,倾斜板试样的变形量大于相同尺寸的薄板试样;试样尺寸较大时,倾斜板试样下方粉末热导率小,导致试样的温度高、塑性变形区范围扩大、塑形变形区内的压应变降低,再加上沉积层数小于同等尺寸的薄板,使得其变形量低于薄板。