【摘 要】
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增材制造技术是信息技术、新材料技术与制造技术多学科融合发展的一种新兴技术.选区激光熔化(Selective laser melting,SLM)作为一种典型的金属增材制造技术,广泛应用于医学领域个性化定制、随形冷却模具、多孔或网状等复杂几何形状结构件制备等领域.其中,SLM成型随形冷却模具,其水道不再是传统的直线型,而是根据模具的外形和注塑件的形状而变化,能够有效提高注塑制品冷却效率和冷却均匀性,
【机 构】
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华南理工大学材料科学与工程学院,广东广州,510640;广东省新材料研究所,现代材料表面工程技术国家工程实验室,广东省现代表面工程技术重点实验室, 广东广州,510651
【出 处】
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第十一届全国表面工程大会暨第八届全国青年表面工程学术会议
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增材制造技术是信息技术、新材料技术与制造技术多学科融合发展的一种新兴技术.选区激光熔化(Selective laser melting,SLM)作为一种典型的金属增材制造技术,广泛应用于医学领域个性化定制、随形冷却模具、多孔或网状等复杂几何形状结构件制备等领域.其中,SLM成型随形冷却模具,其水道不再是传统的直线型,而是根据模具的外形和注塑件的形状而变化,能够有效提高注塑制品冷却效率和冷却均匀性,改善生产效率、成品率和经济效益.本文采用选区激光熔化(SLM)技术制备了高强度18Ni-300马氏体时效钢随形冷却模具,并对其原始成型件和不同热处理工艺后的组织结构和力学性能进行了详细地表征和分析.结果 表明：SLM成型18Ni-300随形冷却模具表面粗糙度Sa(测试面积2mm×2mm)为4.16～4.79μm,致密度为99％,组织由粗大的板状马氏体α和少量奥氏体γ组成,SEM形貌显示为0.2-0.6μm亚微米级的胞状组织.经过490oC×6h时效处理后,粗大的板条马氏体组织细化和均匀化,晶粒大小约为0.6-0.8μm,部分马氏体向奥氏体转变,生成了稳定的逆转变奥氏体γ 逆,奥氏体含量增加,同时析出金属间化合物(Ni3Mo,Ni3Ti和Fe2Mo等).经840oC×1h固溶+490oC×6h时效处理,组织为细小的针状马氏体和少量γ 逆,致密均匀,晶粒细化,约为0.2-0.4μm,晶界处第二相粒子弥散分布明显.洛氏硬度和拉伸试验结果显示,SLM原始试样硬度为35～36 HRC,抗拉强度Rm为1165MPa,伸长率ε达12.4％,断裂形式为穿晶韧性断裂,力学性能完全达到标准锻造水平.经时效处理后,硬度提高到53～55HRC,Rm增加到2014MPa,但ε仅为3.3％,断裂形式为具有一定河流花样的解理断裂和沿晶断裂；可见,时效处理使硬度提高了53％,抗拉强度提高了73％,但韧性却大大降低.然而,经先固溶后时效处理后,硬度为52-54 HRC,抗拉强度Rm为1943MPa,伸长率ε达到了5.5％,断口形貌表现出明显的韧窝和第二相粒子,断裂形式为韧性断裂,各项力学性能基本达到热处理的锻件水平.因此,840oC×1h固溶+490oC×6h时效处理是比较理想的热处理工艺,能够有效提高材料的强度和硬度,同时保留材料的韧性和塑性,使材料具有更佳的综合性能.
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