抗开裂高温高熵合金激光粉末床熔融工艺参数优化

目的通过优化激光粉末床熔融工艺参数,制备无欠熔合孔、无裂纹且高致密度的MNiHEA高温高熵合金,以降低缺陷率,优化力学性能,为耐高温合金的激光粉末床熔融增材制造工艺开发提供参考与借鉴。方法选用MNiHEA预合金粉末为原料,通过正交实验设计激光功率与扫描速度等工艺参数,制备单道与立方块样品,同时引入线能量密度作为参考指标,研究了激光功率与扫描速度对单道熔池截面与表面形貌以及块体欠熔合孔、微裂纹和致密度的影响规律,并对最佳工艺参数下的高致密度样品进行了微观组织分析。结果当扫描速度为1600 mm/s时,在100~400 W的激光功率范围内,均观察到球化现象。当激光功率分别增大至200~250 W与300~400 W、扫描速度分别降至1400 mm/s与1200 mm/s时,球化现象依然明显。当线能量密度为0.25~0.33 J/mm、激光功率为150~250 W、扫描速度为600~800 mm/s时,可以获得无欠熔合孔、无微裂纹且致密度>99.9%的试样。试样内部的孔洞主要为球形的匙孔与凝固气孔。此外,共获得4组高致密度试样,其微观组织呈现出典型的“鱼鳞状”特征,且随着线能量密度的增大,熔池深度逐渐增加。熔池内部及边界区域由亚稳微米级位错胞组成。结论高扫描速度更易引发球化现象,且球化的临界扫描速度随激光功率的增大而降低。在线能量密度为0.25~0.33 J/mm、激光功率为150~250 W、扫描速度为600~800 mm/s的工艺范围内,可获得无欠熔合孔且无微裂纹的高致密度试样。通过降低扫描速度以增大能量密度容易导致微裂纹的产生,而进一步提高激光功率会加剧欠熔合孔和微裂纹的出现。激光粉末床熔融工艺的高冷却速度促使非平衡快速凝固,形成了亚微米级的胞状结构和细小的枝晶结构。

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本文档关键词:熔融,开裂,粉末,合金,参数