SLM成形技術(shù)的概述: SLM技術(shù)是一種典型的金屬3D打印技術(shù),,未來有希望突破傳統(tǒng)金屬成形瓶頸的局面,,制備結(jié)構(gòu)復(fù)雜,、力學(xué)性能好的打印件,。相對來說,,SLM成形技術(shù)區(qū)別于傳統(tǒng)鑄造,、鍛造成形,SLM打印制件可以同時具有宏觀的復(fù)雜結(jié)構(gòu)與獨特的微觀組織,。對于各個領(lǐng)域來說這項技術(shù)含有巨大的潛力,。 SLM技術(shù)也叫選擇性激光熔化技術(shù)。由德國研究院于1995年首次提出,,是一種金屬粉末的快速成型技術(shù),,用它可以直接成型出接近完全致密度的金屬零件。
1. 成型策略 SLM技術(shù)區(qū)別于傳統(tǒng)的金屬成形策略,,SLM成形技術(shù)通常采用粒徑在30μm左右的細(xì)粉末作為原材料,,根據(jù)輪廓書籍利用高能量激光束逐層選擇性地熔化金屬粉末,通過逐層的鋪粉--熔化--凝固堆積的方式,,制造三維實體零件,。SLM技術(shù)突破了喜歡他制造工藝變形成形和去除成形的常規(guī)思路,,可根據(jù)零件三維數(shù)模,利用金屬粉末直接獲得任意復(fù)雜形狀的實體零件,,實現(xiàn)“凈成形”的材料加工新理念,。
2. 微觀結(jié)構(gòu) 與傳統(tǒng)鑄造或鍛造成形工藝不同的是,粉末在SLM激光照射下熔化時生產(chǎn)熔池,。熔池有著極高的冷卻速率(103--10⁶K/s),,快速冷卻造成的非平衡固化過程有利于晶粒細(xì)化,并有可能形成新的亞晶或非晶相,。同時,,SLM層層掃描的策略使得SLM成形過程中垂直和水平方向都存在溫度梯度。由于高溫合金的晶粒沿?zé)崃鞣较蛏L,,因此在打印幾層之后晶粒取向主要沿<100>方向,。在熔池的周圍會有大量的C、O,、Si等原子析出,,形成一些脆性相,這對SLM制件的力學(xué)性能產(chǎn)生不利的影響,。
3. 缺陷特點 SLM生產(chǎn)的缺陷特點和原理都與傳統(tǒng)的鑄造,、鍛造不同。SLM制件主要缺陷包括氣孔,、裂紋和內(nèi)應(yīng)力,。氣孔形態(tài)包括圓形與不規(guī)則兩種,其中圓形氣孔主要由于熔池中的氣體來不及逸出所致,,不規(guī)則氣孔由于不穩(wěn)定的熔池形狀所致,。另一方面固化過程中體積收縮導(dǎo)致球化現(xiàn)象發(fā)生,球化現(xiàn)象也極大地影響了打印件內(nèi)部的致密性,。 由于SLM過程中垂直和水平方向都存在著巨大的溫度梯度,,這導(dǎo)致冷卻過程中變形不均勻,進而導(dǎo)致打印內(nèi)部存在的內(nèi)應(yīng)力,。而一些微缺陷處集中的內(nèi)應(yīng)力就會產(chǎn)生裂紋,。當(dāng)內(nèi)應(yīng)力釋放后,裂紋停止生長,,所以裂紋尺寸相對較�,。ㄐ∮�10μm)。
4. 性能與應(yīng)用 相較于傳統(tǒng)金屬成形工藝,,SLM制造的結(jié)構(gòu)件具有細(xì)微,、均勻的快速凝固組織,因此SLM打印件的屈服強度、最大拉伸強度與硬度普遍高于同種材料的鍛造件,。SLM可以加工一些傳統(tǒng)方法難以成形的金屬材料,,包括航天領(lǐng)域常用的高溫合金、鎳合金等,。這些金屬的傳統(tǒng)成形工藝往往需要極高的溫度與壓力,,而SLM工藝則可以大大節(jié)省時間、降低成本,。
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