高性能金屬零件激光增材制造技術(shù)的最新研究進展 

1   超聲振動輔助LCD
對IN718沉積態(tài)組織與性能的影響 LCD是最為重要的增材制造技術(shù)之一，然而高溫合金和高強度鋼等材料的LCD零件內(nèi)部容易產(chǎn)生應(yīng)力、微氣孔和微裂紋等缺陷，這些問題嚴重制約了其在航空航天、生物醫(yī)療等領(lǐng)域的應(yīng)用步伐。借鑒超聲振動在鑄造、焊接領(lǐng)域中的除氣、細化晶粒、均勻組織成分、減小殘余應(yīng)力的作用，超聲振動被引入到LCD系統(tǒng)中，以獲得高性能的金屬成形件。圖6為超聲振動輔助LCD系統(tǒng)示意圖。 

超聲振動輔助LCD IN718的試驗結(jié)果表明：施加超聲振動后，成形件的表面粗糙度和殘余應(yīng)力得到顯著改善，微觀組織得到細化，其抗拉強度和屈服強度得到提高；與未施加超聲振動相比，當超聲頻率為17kHz、超聲功率為44W時，在x和y兩個方向上殘余應(yīng)力分別降低了47.8%和61.6%，屈服強度和抗拉強度略有提高，延伸率和斷面收縮率分別達到29.2%和45.0%，即延伸率和斷面收縮率分別是鍛件標準的2.4倍和3倍。這些結(jié)果表明超聲振動輔助LCD為獲得高質(zhì)量和高性能的LCD件提供了一種有效途徑。

2  感應(yīng)輔助LCD 

DD4定向晶修復DZ125L葉片的研究LCD高溫合金時，高溫合金具有很高的裂紋敏感性，裂紋一般表現(xiàn)為沿晶界開裂，并順著沉積方向擴展，嚴重影響高溫合金的力學性能。而利用感應(yīng)加熱來輔助LCD能夠很好地解決這些問題。通過感應(yīng)加熱可有效減小基體與熔覆層之間的溫度梯度，一方面可以消除微觀缺陷（微氣孔和夾渣等）；另一方面可以有效消除高溫合金裂紋的形成。故感應(yīng)輔助LCD技術(shù)可有效提高高溫合金定向凝固組織的性能（見圖7）。 通過感應(yīng)加熱來控制DD4實體成形過程中的散熱方向和正溫度梯度，可以獲得完整均勻外延生長的DD4柱狀定向晶。

此外，在感應(yīng)加熱輔助LCD DD4實體成形過程中，柱狀晶一次枝晶間距的大小也發(fā)生了顯著的變化，如圖8所示，感應(yīng)加熱1200℃時，柱狀晶一次枝晶平均間距為15.2μm，無感應(yīng)加熱時經(jīng)歷的柱狀晶一次枝晶平均間距為2.5μm，柱狀晶一次枝晶間距增大了5倍，且柱狀晶一次枝晶之間的橫向晶界和裂紋完全消失，這對于提高DD4定向晶修復DZ125L葉片的高溫性能具有重要意義，因為對于高溫合金DD4在1200℃高溫下，柱狀晶一次枝晶間距變大，晶界減少，對提高DD4高溫性能是非常有利的，為LCD DD4柱狀晶修復DZ125L定向晶葉片奠定了基礎(chǔ)。 

(責任編輯：admin)

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