高頻微鍛造對激光成形成形304不銹鋼試件力學性能的影響.pdf

1、激光快速成形技術(Laser Rapid Forming Technology，LRFT)，是二十世紀九十年代發(fā)展起來的一項結(jié)合了快速原型技術(Rapid Prototype，RP)成形思想和大功率激光熔覆技術優(yōu)越特性的現(xiàn)代先進制造技術，它能快速實現(xiàn)高性能復雜結(jié)構致密金屬零件的無模近終成形，該技術的出現(xiàn)，對機械制造業(yè)產(chǎn)生了廣泛而深遠的影響，并成為世界各國激光加工領域研究的一項新熱點[1-5]。運用該項技術所制備的零件具有快速凝固的組織特

2、點，零件致密度高，成形件力學性能達到或超過常規(guī)鑄造及鍛造加工的零件性能,成形零件經(jīng)過后處理后能滿足直接使用要求[6-11]。該技術在航天航空、通訊設備、儀器儀表、模具制造、國防裝備及醫(yī)療衛(wèi)生等諸多領域均具有廣泛的實際應用前景與市場需求。
　　本文結(jié)合國家自然科學基金項目“高頻微鍛造作用下激光金屬直接成形的相關基礎問題”（No.50974075），主要通過實驗研究了高頻微鍛造作用對激光直接快速成形件的力學性能的影響。在現(xiàn)有實驗條件下

3、，選用304不銹鋼作為快速成形材料，采用激光快速成行逐層堆積原理制備試樣，試樣分平板試樣和圓筒試樣兩大類制備；其中平板式樣的鍛造過程是在成形件制備完成后經(jīng)超聲頻微鍛造處理制得，而圓筒試樣則是利用機械式高頻微鍛造與激光快速成形協(xié)同作用制成。為了研究高頻微鍛造對激光快速成形件力學性能的影響，本文對兩大類試樣進行了對比性實驗研究。利用萬能試驗機進行試樣拉伸試驗；利用OM、SEM觀察和分析了微鍛造對快速成形件表面組織及內(nèi)部缺陷的影響；利用洛氏硬

4、度計測試了微鍛造前后快速成形件表面硬度；利用工業(yè)CT分析了一個試樣的內(nèi)部缺陷狀態(tài)。利用SEM觀測拉伸試樣斷口的形貌特征。實驗結(jié)果表明：⑴由于受快速成形工藝的影響，得到的304不銹鋼金屬拉伸試樣中存在氣孔、夾雜等缺陷。通過高頻微鍛處理，成形件內(nèi)部的氣孔減少，缺陷得到一定程度的愈合。⑵在現(xiàn)有實驗條件下制備的快速成形試樣中，304不銹鋼平板試樣（未鍛造）抗拉強度均值為705MPa，屈服強度均值為378MPa，鍛造后抗拉強度均值781MPa，屈

5、服強度均值為465MPa；304不銹鋼圓筒試樣（未鍛造）抗拉強度均值為481MPa，屈服強度均值為399MPa，鍛造后抗拉強度均值為581MPa，屈服強度均值為411MPa；C-H304不銹鋼圓筒試樣抗拉強度均值為621MPa，屈服強度均值為410MPa，鍛造后抗拉強度均值為627MPa，屈服強度均值為449MPa。⑶通過高頻微塑變鍛造處理，鍛碎了激光快速成形特有的規(guī)則樹枝晶狀組織，使其表面組織由鑄態(tài)轉(zhuǎn)變成鍛態(tài)，晶粒得到細化[12]。⑷

6、超聲頻微鍛造處理使激光快速成形304不銹鋼多層多道搭接混合掃描平板試件表面硬度由約25.7HRC增加到約45.2HRC；平均抗拉強度由鍛前705MPa提高到緞后781MPa。多道搭接弧線掃描圓筒試樣抗拉強度均值由微鍛前的481Mpa，提高到微鍛后的581Mpa，抗拉強度提高了17.2％。⑸在試件內(nèi)部缺陷率較高的情況下，機械式和超聲頻率式微鍛造處理均能夠明顯提高激光快速成形304不銹鋼試件抗拉強度力學性能；而當缺陷率下降到一定程度時，機械