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工艺参数对马氏体时效钢300选择性激光熔化中残余应力、变形和孔隙率的影响

DOI：10.3390/met9101042 期刊：Metals 出版年份：2019 更新时间：2025-09-16 10:30:52
摘要： 选择性激光熔化（SLM）是目前最知名的金属粉末功能件增材制造方法之一。尽管SLM已是成熟的金属增材制造技术，但其工业应用仍受制于固有现象——其中高残余应力就是主要障碍之一。部分残余应力效应（如翘曲和热应力开裂）无法通过后处理修正。因此，建立能实现最小残余应力幅值及相关变形/开裂的输入工艺参数组合至关重要。本文研究了激光功率、扫描速度和层厚对300级马氏体时效钢零件残余应力、变形及致密化程度的影响，旨在确定最优输入参数组合。工艺结果关联性分析表明：高残余应力会导致成品件产生显著尺寸变形，而多孔件则呈现相对较低的残余应力及相关变形。
作者： Igor Yadroitsev，Stephen Matope，Lameck Mugwagwa
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

研究激光功率、扫描速度和层厚对马氏体时效钢300钢件残余应力、变形及可实现密度的影响，以确定最优输入参数组合。

研究成果

提高激光功率和扫描速度会导致更高的残余应力值和变形。过热或加热不足可能引发高孔隙率?？紫堵省⒉杏嘤α捅湫沃浯嬖谇抗亓?。增加层厚会降低残余应力和变形，但同时会导致不必要的孔隙率上升。若参数同步变化，能量密度对工艺结果影响不显著。

研究不足

阿基米德法无法提供内部孔隙尺寸或分布的信息。X射线衍射法仅测量表面应力，无法进行深度残余应力评估。所用选区激光熔化设备的最大可用功率不足以充分熔化45微米层厚，导致孔隙率较高。

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