【摘 要】
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激光增材制造技术是基于快速成型的再制造技术,可对复杂精密部件进行直接成型,同时对母材影响较小。激光增材制造技术已在航空、机械、汽车等领域受到众多学者的关注,不仅产品交付周期大大缩减,成本也远低于传统制造。但是在制造的过程中,零部件的产品质量、组织粗大、残余应力大、力学性能难以达到工况要求等缺点影响着产品的应用。在此基础上,本研究将超声冲击技术与激光增材制造技术相复合,为改善增材制造零件的性能及应用
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激光增材制造技术是基于快速成型的再制造技术,可对复杂精密部件进行直接成型,同时对母材影响较小。激光增材制造技术已在航空、机械、汽车等领域受到众多学者的关注,不仅产品交付周期大大缩减,成本也远低于传统制造。但是在制造的过程中,零部件的产品质量、组织粗大、残余应力大、力学性能难以达到工况要求等缺点影响着产品的应用。在此基础上,本研究将超声冲击技术与激光增材制造技术相复合,为改善增材制造零件的性能及应用前景具有指导意义。本文针对Hastelloy X合金激光增材制造工艺、超声冲击辅助激光增材工艺进行研讨,探究超声冲击对激光增材制造材料性能的强化机理及影响规律,主要包括以下几个方面:开展激光增材制造Hastelloy X合金的工艺参数试验研究。基于粉末和熔池的相互作用,明确了不同工艺参数的之间的相互关系。其中,激光功率影响粉末熔化成形的能量和热输入,在激光功率相同的情况下降低扫描速度可以延长激光与粉末颗粒的相互作用时间,搭接率以及抬升量影响了粉末和熔池相互作用点的位置。为获得表面成型较平整的沉积层,选取激光功率1500 W、扫描速度5 mm/s、送粉量11 g/min、Z轴抬升量1.1 mm、搭接率40%为最优工艺参数。开展超声冲击辅助Hastelloy X合金激光增材制造的工艺试验研究。以超声冲击电流2 A、冲击频率20 k Hz、冲击针直径3 mm、冲击针个数5个为最优工艺参数。经过超声冲击后,试样表面呈现金属光泽,同时发生明显塑性变形,沉积层高度由2.1 mm降低到1.1 mm,减小达50%,沉积层宽度也有较小变化。对激光增材试样产生了消除搭接沟痕、减小润湿角、提高成型稳定性等影响,从而提高激光增材试样的成形质量。围绕不同处理状态下Hastelloy X合金开展了组织观察、力学性能测试、断裂行为以及晶体学特征分析。超声冲击后产生的塑性变形以及大量位错是柱状枝晶向等轴晶转变的主要原因。超声冲击后抗拉强度较供货态（锻态）提高了37%,显微维氏硬度提高130%。同时,超声冲击能够使试样残余应力得到有效消除,并将材料内部拉应力转化为压应力,降低了裂纹的产生
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