12CrNi2激光金属直接成形工艺研究及残余应力分析

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1、ＴＧ４４４＋．７７学校代号：１０１５０分类号：ＵＤＣ：６２０密级：：２０１５２００８公开学号义盖交遥乂＃硕士学位论文１２ＣｒＮｉ２激光金属直接成形工艺研宄及残余应力分析Ｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｔｈｅｔｅｃｈｎｏｌｏａｎｄｒｅｓｉｄｕａｌｇｙｓｔｒｅｓｓｏｆ１２ＣｒＮｉ２ｍｅｔａｌｂｙＬａｓｅｒｍｅｔａｌｄｉｒｅｃｔｆｏｒｍｉｎｇ学生姓名：耿靖贺导师及职称：丁成钢副教授学科门类：专业名称：材料科学与工程研究方向：

2、激光增材制造申请学位级别：论文答辩日期：２０１８年６月丨丨日学位授予单位：大连交通大学大连交通大学学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢及参考文献的地方外，论文中不包含他人或集体已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得大连交通大学或其他教育机构的学仿或钲书雨使用过的材料一。与我同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。本人完全意识到本声明的法律

3、效力，申请学位论文与资料若有不实之处一，由本人承担切相关责任。学位论文作者签名：十巧％日期：年＂日（月大连交通大学学位论文版权使用授权书幸学仿Ｉ女作者宗全了解大连交通大学有关保护知识产权及保工作的即：研究生在校攻读学位期间论文留，、使用学位论文的规定知识卢招单位属女连交通大学，本人保证毕业离校后，发表或使用有权保留并向论文工作成果时署名单位仍然为一学校国家有关部门或机构送交论文的复印件及其电子文档，允许论文被查阅和借阅。太人＃招女连交通大学可以将本学位论文的全部或部分内容

4、编入学校有关数据库和收录到《中国博士学位论文全文数据库》、《中国优秀硕士学位论文全文数据库》进行信息服务，也可以采用影印、缩论文。印或扫描等复制手段保存或汇编本学位密的学位论文在解密后应遵守此规定）（保？签？导师／学位论文作者签名＿＿＿曰期：＞（８年丫月”曰曰期：ｔ月１，曰ｍｍ摘要激光金属直接成形技术是基于激光熔覆技术以及快速成型理论所形成的一种新型激光增材制造技术。由于其层层堆叠的制造特点可以将传统的三维减材成形转化为二维增材成形。该技术具有加工精度高、经济性好

5、、建模简单、加工周期短等优点，具有极入“”其广泛的研宄前景，目前已经被列中国制造２０２５计划。本课题以激光增材制造核电”““”动力系统凸轮轴为背景，对１２ＣｒＮｉ２粉末激光金属直接成形技术进行控形、控性以及应力分析三方面的研究，获得成形无缺陷并且性能良好的工艺参数，并借助有限元技术与实际测试对其成形试件的残余应力分布进行分析。通过宏观金相分析以及渗透探伤检验，对ＳＵＳ３０４不锈钢６０Ｅ、Ｑ４两种基板材料，不同转速的送粉量，不同激光功率参数进行工艺窗口确定。在功率１３００Ｗ以上获得了无未熔

6、合的成形试件，选用４６０Ｅ基８ｉＱ板获得了无裂纹的成形试件，选用ｇ／ｍｎ的送粉量获得较高层厚，且无缺陷的成形试件。在确定工艺窗口基础上，通过ＡＢＡＱＵＳ软件有限元分析技术对激光功率、预热温度、扫描速度三种参数增材成形的温度场以及残余应力分布进行了数值模拟，得出了各一参数对熔池最高温度、温度梯度、冷却速率、残余应力的影响规律，并指导下步试验。在确定工艺窗口的基础上各参数成形试件致密度均高于９５％，随扫描速度与激光功率增加致密度略有下降，里层组织为粒状贝。表层组织为贝氏体、马氏体和针状铁素体

7、氏体和铁素体。各试件强度均高于１２ＣｒＮｉ２国家标准强度７９０ＭＰａ，经综合对比分析°１４００Ｗ，预热１５０Ｃ、扫描速度８ｍｍ／ｓ为最优佳工艺参数，其抗拉强度最高，为９１１ＭＰａ，高出国家标准１５％。各试件截面硬度分布从表层至里层有所下降，预热３０（ＴＣ与扫描速度６ｍｍ／ｓ两种参数试件硬度下降明显。，随激光功率增大，、扫描速度降低以及预热温度减少残余应力值有所增加试件测－７６ＭＰａ２９３ＭＰａ之７３ＭＰａ－２８试区域纵向应力在１间，横向应力在１１ＭＰａ之间。纵向应力在后端沉积道区域拉应力集中

8、，横向残余应力在试件沿长度方向两侧区域拉应力集中。１关键词：激光金属直接成形２ＣｒＮｉ２合金钢粉末工艺研究残余应力，组织与性能，，，ＩＡｂｓｒａｃｔｔＡｂｓｔｒａｃｔＬａｓｅｒｍｅｔａｌｄｉｒｅｃｔｆｏｒｍｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｉｓａｎｅｗｌａｓｅｒａｄｄｉｔｉｖｅｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ