316L不锈钢微细球形粉末的制备及其SLM成形试验研究

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1、工程硕士学位论文316L不锈钢微细球形粉末的制备及其SLM成形试验研究作者姓名陈莹莹工程领域材料工程校内指导教师肖志瑜校外指导教师李上奎所在学院机械与汽车工程学院论文提交日期2018年4月Preparationof316LStainlessSteelMicrospherePowdersandResearchonitsSLMFormingTestADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：ChenYingyingSupervisor：Prof.XiaoZhiyuSouthChinaUniversityofTechnol

2、ogyGuangzhou,China分类号：TF125学校代号：10561学号：201521002850华南理工大学硕士学位论文316L不锈钢微细球形粉末的制备及其SLM成形试验研究作者姓名：陈莹莹指导教师姓名、职称：肖志瑜、教授申请学位级别：工程硕士工程领域名称：材料工程论文形式：应用研究研究方向：3D打印论文提交日期：2018年1月3日论文答辩日期：2018年3月15日学位授予单位：华南理工大学学位授予日期：年月日答辩委员会成员：主席：李小强委员：肖志瑜、卫国强、李上奎、杨超√摘要激光选区熔化成形技术（SelevtiveLaserMelting，SLM）属于增材制造技术的

3、一种，对于带有复杂结构的零件可直接成形。但目前国内外对SLM成形技术的研究主要侧重于工艺方面，对SLM成形用金属粉末的研究较少。气雾化制粉技术具有生产效率高、粉末含氧量低和粉末球形度高等优点，被广泛运用于增材制造粉末的制备。本文主要研究了雾化喷嘴结构对细粉收得率的影响，以及不同雾化压力对316L不锈钢粉末粒度、粒形、形貌以及组织的影响，并对最优条件自行制备的316L不锈钢粉末在国产SLM成形设备上进行成形研究，探究成形工艺参数与试样摆放角度对成形试样的致密度、表面粗糙度和力学性能等的影响，以期为低成本推广国产316L不锈钢的SLM成形应用提供技术依据。实验结果如下：采用孔缝槽

4、相结合的喷嘴结构制备粉末，所得细粉收得率最高。316L不锈钢粉末粒度随着雾化压力的增大而减小。不同压力制备的316L不锈钢粉末平均延伸度值均在0.4以下，平均钝度值均在0.6以上，平均赘生物指数均在0.2以下。雾化压力较小时流动性较好，雾化压力较大时流动性消失，粉末筛分至25µm以上之后可明显改善其流动性。不同压力条件下制备的316L不锈钢粉末表面和内部均为胞状晶与枝晶混合组织。采用正交实验分析法得到的SLM成形316L不锈钢的最优工艺参数组合为P=100W，v=450mm/s，s=0.08mm，此工艺参数下成形的试样熔道搭接约为二分之一，搭接紧密，表面平整，致密度可达到98

5、.3%，表面粗糙度为16.5μm，所成形拉伸试样的抗拉强度为662MPa，断后伸长率为33.5%，硬度为211.5HV，试样断裂方式为韧性断裂。不同摆放角度成形的316L不锈钢试样，致密度随着倾斜角度的增大先递减后递增，其中30°的试样致密度为97.5%，达到最小值，90°的试样致密度为98.4%，达到最大值；随着角度的增大，表面粗糙度值先增大后减小，在倾斜角度为30°时为17.9µm，达到最大值，在倾斜角度为75°时为10.6µm，达到最小值。试样的抗拉强度在0°时达到最大值679.1MPa，在90°时达到最小值601.6MPa，试样的断后伸长率最高可达53.3%，除了倾斜

6、角度为15°的试样为韧性断裂为主，同时存在少量的解理断裂，其余试样断裂方式均为韧性断裂。采用自主研究的孔缝槽相结合的喷嘴结构制备316L不锈钢粉末，结合最优工艺参数在国产Dimetal-80设备上成形的叶轮零件质量和效果良好。I关键词：雾化制粉、316L不锈钢、SLM、摆放角度IIAbstractAsatypicalmanufacturingtechnology,SelevtiveLaserMelting(SLM)canformcomplexparts.Atpresent,theresearchonSLMformingtechnologyathomeandabroadmain

7、lyfocusesontheprocessaspects.However,theresearchonmetalpowdersforSLMformingisless.Theatomizationtechnologyhastheadvantagesofhighproductionefficiency,lowoxygencontentofpowdersandhighsphericityofpowders.Itiswidelyusedinthepreparationofpowdersmaking.Inthisp