【摘 要】
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激光选区熔化（SLM）是一种典型的金属增材制造技术,该技术可以快速制备具有复杂结构的金属零件,在汽车工业、航空航天和生物医学等领域应用广泛。316L不锈钢由于具有较高的屈服强度、较好的耐腐蚀性能和理想的生物相容性,其作为常用的金属材料可用于制备各类增材制造构件。然而不同SLM工艺参数对应的构件静动态力学性能差异较大,因此研究工艺参数对SLM 316L不锈钢力学性能的影响并揭示冲击失效机理对于保障3
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激光选区熔化（SLM）是一种典型的金属增材制造技术,该技术可以快速制备具有复杂结构的金属零件,在汽车工业、航空航天和生物医学等领域应用广泛。316L不锈钢由于具有较高的屈服强度、较好的耐腐蚀性能和理想的生物相容性,其作为常用的金属材料可用于制备各类增材制造构件。然而不同SLM工艺参数对应的构件静动态力学性能差异较大,因此研究工艺参数对SLM 316L不锈钢力学性能的影响并揭示冲击失效机理对于保障316L增材构件的服役安全意义重大。本文改变激光功率（100、180、260、340 W）、扫描速度（350、650、950、1250 mm/s）和扫描间距（0.07、0.09、0.11、0.13 mm）,制备了12种不同工艺参数的SLM 316L不锈钢试样。使用万能材料实验机和分离式霍普金森压杆（SHPB）实验装置对上述试样进行准静态(0.001 s-1)和动态(1000、2000、3000 s-1)压缩力学性能测试,分析了工艺参数与力学性能的关系。采用金相截面法统计了不同工艺参数成型试样的孔隙率,并结合微观形貌分析了成型缺陷的形成机理以及力学性能差异的原因。最后基于扫描电镜和背散射衍射（EBSD）表征手段,对动态冲击前后试样的微观结构进行观测,分析试样微观组织的形貌特征和冲击变形失效的微观机制。结果表明不同工艺参数制备的SLM 316L不锈钢是一种应变率敏感应材料,具有显著的应变率强化效应。当激光功率为180 W、扫描速度为950 mm/s、扫描间距为0.1 mm时,成型试样具有较高的屈服强度。成型缺陷是影响试样力学性能的主要原因,当体能量密度在57.41-119.29 J/mm~3之间时,试样的成型缺陷较少,力学性能较好。SLM成型试样的微观组织内含有大量胞状亚晶,使其屈服强度优于传统锻造试样。SLM成型试样在动态冲击过程中发生的是非均匀塑性变形,重熔区的变形量小于非重熔区。晶体的位错滑移和孪生行为是材料塑性变形失效的微观机制。本研究可为优化SLM 316L不锈钢材料的成型工艺提供依据,推动该材料构件在多领域中的应用。图[38]表[5]参[106]
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