选区激光熔化cocrw合金工艺优化和微观组织分析

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1、中北大学学位论文图书分类号TG144密级非密UDC注1621.7硕士学位论文选区激光熔化CoCrW合金工艺优化和微观组织分析张浩指导教师（姓名、职称）王建宏副教授申请学位级别工学硕士专业名称材料科学与工程论文提交日期2018年04月10日论文答辩日期2018年05月25日学位授予日期年月日论文评阅人李玉新高珊答辩委员会主席王录才2018年06月04日注1：注明《国际十进分类法UDC》的分类i中北大学学位论文ii中北大学学位论文选区激光熔化CoCrW合金工艺优化和微观组织分析摘要近年来，随着增材制造

2、技术（AdditiveManufacturing，AM）的发展，个性化的制造进程加快，选区激光熔化（SelectiveLaserMelting，SLM）是金属增材制造领域的代表性技术，能够直接快速成型具有复杂结构、高性能、高精度的功能零件。CoCrW合金具有优异耐磨性、耐腐蚀性和生物相容性，在医疗领域被广泛应用于制造义齿、关节等植入物。本论文以齿科用CoCrW合金粉末为实验材料，使用选区激光熔化技术直接成型，通过改变成型过程中的工艺参数，对成型试样显微组织和性能进行了研究。主要内容包括以下几个方面

3、：（1）研究了SLM工艺参数对试样熔池几何形貌的影响规律。通过设计单因素实验，分别改变SLM过程中的激光功率、扫描速度和扫描线间距，测量了不同工艺下试样的熔池宽度w和深度h，得出的规律是：w和h与激光功率呈正相关，当激光功率为300W时，w和h分别为189μm和64μm；w和h与激光功率呈负相关，当激光功率为700mm/s时，w和h分别为122μm和61μm；增加扫描线间距会使熔池的层内重熔区域显著增加。（2）优化了SLM工艺参数。通过设计多因素实验，改变SLM过程中的激光功率、扫描速度和扫描线间

4、距，测试了不同工艺下试样的致密度、拉伸性能和成型效率，最后同时参考这三个方面，以致密度超过99%和拉伸性能超过ASTMF75医用标准（拉伸强度＞625MPa，屈服强度＞520MPa，延伸率＞8%）为条件，成型效率最高的工艺参数为：激光功率P=200W，扫描速度v=1100mm/s，扫描线间距h=0.06mm。（3）分析了SLM试样的微观组织。通过观察SLM试样的显微组织，发现了SLM特有的亚晶粒组织和外延生长现象。对比不同层间扫描策略的金相组织发现当层间旋转角为67°时能有效抑制柱状晶外延生长现象

5、，增加熔池内部晶粒方向的混乱程度。通过本文的研究，能够为SLM成型CoCrW合金在组织形成和工艺优化方面提供理论依据，对选区激光熔化技术在各个领域的实际应用具有重要意义。关键词：选区激光熔化；CoCrW合金；熔池；工艺优化；亚晶粒i中北大学学位论文ProcessoptimizationandmicrostructureanalysisofselectivelasermeltingCoCrWalloyAbstractInrecentyears,theprocessofcustomizedmanufa

6、ctureisspeedingupwiththedevelopmentofadditivemanufacturing,Selectivelasermelting(SLM)isarepresentativetechnologyinthefieldofmetaladditivemanufacturing.Thepartswithcomplexstructure,goodpropertyandhighprecisioncanbemanufacturedrapidlybySLM.Cobaltchromiu

7、malloyhasexcellentwearresistance,corrosionresistanceandbiocompatibility,andiswidelyusedinmanufacturinginthefieldofmedicalandimplantdentureandjoints.Inthisstudy,thedentalcobaltchromiumalloypowderisusedtomanufacturesomepartsbySLM.Themicrostructureandmec

8、hanicalpropertiesofthespecimenwerestudiedbychangingtheprocessparameters.Themaincontentsincludethefollowingaspects:（1）TheinfluenceofSLMprocessparametersonthegeometryofthesamplemoltenpoolisstudied.Bydesigningsingle-factorexperiments,thelaserpowe