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激光3d打印80ni20cr合金的显微组织及力学性能-中国有色金属学报
第 27 卷第 8 期 中国有色金属学报 2017 年 8 月
Volume 27 Number 8 The Chinese Journal of Nonferrous Metals August 2017
DOI :10.19476/j.ysxb.1004.0609.2017.08.05
激光3D 打印80Ni20Cr 合金的
显微组织及力学性能
1 1 2 3 1 1
谭树杰 ,李多生 ,Qinghua QIN ,刘红兵 ,廖小军 ,蒋 磊
(1. 南昌航空大学 材料科学与工程学院,南昌 330063 ;
2. 澳大利亚国立大学 工程与计算机技术学院,堪培拉 2601 ;
3. 上海飞机制造有限公司 航空制造技术研究所,上海 201324)
摘 要:研究激光 3D 打印 80Ni20Cr 合金的层−层正交和层−层同向两种不同层激光加工路径打印的合金样件微结
构和力学性能。结果表明:合金样件具有细小的等轴晶组织和柱状晶组织,柱状晶粒沿着激光加工路径生长。合
金样件成分为 Cr 溶质溶于 Ni 溶剂的固溶体,打印样件密度与理论密度接近。层−层正交工艺打印合金样件的孔
隙率要低于层−层同向工艺打印合金样件的,微观硬度和拉伸性能也要优于采用层−层同向工艺打印合金样件的,
其抗拉强度可达 410 MPa ,硬度可达406 HV0.2 。
关键词:3D 打印;80Ni20Cr 合金;微结构;力学性能;孔隙率
文章编号:1004-0609(2017)-08-1572-08 中图分类号:TG146 文献标志码:A
3D 打印又称增材制造(Additive manufacturing, 印过程中温度场变化,揭示打印过程中合金件的成形
AM) ,ASTM F2792-12a 标准中定义 AM 为一种与传 机理[12−17];而有关激光加工路径对打印合金件的微结
统削减制造方法截然不同的,根据 3D 模型数据逐层 构以及力学性能的影响的研究较少。在激光 3D 打印
连接材料来制造物体的工艺流程[1] 。3D 打印是一种绿 过程中,随着激光加工路径的改变,金属凝固过程的
色环保、安全节能、用户友好型的制造技术,它有着 温度梯度将发生改变,这会引起打印件微结构以及力
材料利用率高和加工时不受几何形状限制的优点,相 学性能的变化。
比于传统加工技术,3D 打印技术的用料只有原来的 镍基高温合金具有良好的耐磨、耐蚀和耐热性能,
[18]
1/3 到 1/2,单件制造速度快 3~4 倍,特别适用于小批 主要用于航空航天、船舶以及核反应堆制造领域 。
量、多品种、结构复杂、原材料价值高的结构件制 有研究者发现,在 80Ni20Cr 合金中添加 Ti 和 Al 可以
造[2−5] 。激光3D 打印技术是使用激光作为输入热源的 提高其抗蠕变性能,并于 1941 年研制出镍基高温合
3D 打印技术,目前激光 3D 打印技术发展迅速,在航 金 Nimonic80(Ni-20Cr-2.5Ti-1.3Al) 。镍基高温合金传
空航天、医疗、船舶、汽车等领域有重要的应用前 统加工一般需要经过铸造、锻造及机加 3 个过程,加
景[6−9] 。姜华等[10]研究激光熔化沉积(Laser melting 工过程中面临着加工设备昂贵、加工周
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