激光3D打印制备多孔结构不锈钢的组织及压缩性能研究.pdf

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1、第52卷第21期机械工程学报Vol.52No.212016年11月JOURNALOFMECHANICALENGINEERINGNov.2016DOI：10.3901/JME.2016.21.206激光3D打印制备多孔结构不锈钢的组织及压缩*性能研究12321王健飞陈长军王晓南张敏陈文刚213李洋卢冠辰文凤(1.西南林业大学机械与交通学院昆明650224；2.苏州大学机电工程学院激光加工中心苏州215021；3.苏州大学沙钢钢铁学院苏州215021)摘要：采用316L不锈钢粉末基于激光3D打印技术(Laser3Dprinting,L3DP)制备多孔结构试样与致密试样，研究其微观组织结构及压

2、缩性能。首先对两种试样进行显微组织分析及显微硬度测量；随后进行压缩试验，获得两种试样工程应力-应变曲线并比较其压缩性能；最后利用有限元数值模拟动态再现两种试样的压缩过程，分析变形过程中金属流动与宏观工程应力-应变曲线的内在联系。结果表明：L3DP成型多孔结构不锈钢部件内部组织具有典型的层带结构，主要由沿不同方向生长的柱状晶构成，晶粒尺寸由中心白亮组织向外逐层递增，各层带成分分布均匀且显微硬度在170～190HV之间变化；L3DP成型多孔不锈钢部件的屈服强度为380MPa，压缩弹性模量为23.0GPa，具有良好强塑性匹配；压缩仿真试验显示多孔结构部件内部孔隙在应力作用下逐渐弯曲，最终由流动

3、金属压合填充，由此导致整体空间体积减小，所以相同工程应力下多孔结构部件的工程应变较大。关键词：激光3D打印；压缩性能；显微组织；显微硬度；ABAQUS中图分类号：TN249MicrostructureandCompressivePropertyofPorousStainlessSteelFabricatedbyLaser3DPrinting12321WANGJianfeiCHENChangjunWANGXiaonanZHANGMinCHENWengang213LIYangLUGuanchenWENFeng(1.SchoolofMechanicsEngineering&Transporta

4、tion,SouthwestForestryUniversity,Kunming650224;2.SchoolofMechanicalandElectricalEngineering,LaserProcessingResearchCenter,SoochowUniversity,Suzhou215021;3.ShagangSchoolofIronandSteel,SoochowUniversity,Suzhou215021)Abstract：Poroussampleanddensesamplearefabricatedbylaser3Dprinting(L3DP)using316Lsta

5、inlesssteelpowderandtheirmicrostructureandcompressivepropertyarerevealed.Firstly,analysisofmicrostructureandmicrohardnessareperformedonbothsamples.Engineeringstress-straincurvesofbothsamplesareobtainedbythecompressivetestandtheircompressionperformancearecompared.Finally,thedynamiccompressiveproce

6、ssofbothsamplesissimulatedbyABAQUSandtheinternalrelationsbetweenmetalflowandmacroengineeringstress-straincurveareanalyzed.Theresultsshowthatthetypicalbandstructureofmicrostructureexistsinporous316LstainlesssteelpartswhichfabricatedbyL3DP.Itismainlyconsistedofcolumnardendriteswhichgrewepitaxial.Gr

7、ainsizegraduallyincreasesoutwardfromthewhitebrightcenter.Thecompositionofeachbanddistributesuniformandthemicrohardnesschangesbetween170-190HV.Porous316LstainlesssteelpartsfabricatedbyL3DPhaveagoodmatchingofstrengthandp