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3D打印是一种先进的数字化制造技术,它通过逐层堆积的方式来制造三维实体零件。激光3D打印技术作为3D打印的一个研究热点,具有材料利用率高、加工柔性高、加工周期短以及不受零件几何外形限制等优点,尤其适合制造小批量、形状复杂的零件,在航空航天、医疗、汽车、船舶、核电等领域有着广泛的应用前景。目前,激光3D打印技术相关理论仍不完善,激光3D打印样件残余应力较大,容易出现开裂、塌陷等问题。使用激光熔化沉积技术打印80Ni20Cr合金及Inconel 718合金样件,并通过扫描电镜(SEM)、金相显微镜(OM)、X射线衍射仪(XRD)、透射电镜(TEM)对合金样的微观结构进行表征,分析样件内部缺陷形成机理及晶粒生长情况;使用显微维氏硬度仪及万能试验机测试合金样的力学性能,并结合合金样的微观结构分析不同工艺下合金样力学性能不同的原因。建立激光熔化沉积过程中的移动热源模型,并使用ANSYS对Inconel 718合金激光熔化沉积过程温度场进行模拟,模拟不同工艺下单道的温度场分布及形貌,以及工艺参数为P=500w、v=5mm/s、搭接率为20%的单层温度场分布及形貌,并结合实验结果分析样件中缺陷的形成原因。研究结果表明:层-层正交工艺打印的80Ni20Cr合金样件综合性能要优于层-层同向打印样件,样件具有更好的微结构特征;合金样件中主要的晶粒为柱状晶粒,柱状晶沿着激光沉积路径生长,在打印件底部存在少量等轴晶;样件成分为溶质Cr溶于溶剂Ni的固溶体;层-层正交工艺打印的80Ni20Cr合金样件的抗拉强度为410Mpa,硬度为406HV 0.2;层-层正交工艺打印样件拉伸断口表现为包含穿晶断裂和沿晶断裂的混合断裂特征,层-层同向工艺打印样件的断口表现为以沿晶断裂为主,包含少量穿晶断裂。激光3D打印Inconel 718合金单道的宽度和高度随着激光功率的增加而增加,随着激光扫描速度的增加而减小;随着激光功率的增加,打印样件的孔隙从2.6%减小到1.3%,样件更加致密;样件上的裂纹主要集中在样件底部,薄壁墙样件裂纹容易沿沉积高度方向扩展,形成宏观裂纹,立方体样件的裂纹较难跨过不同层,在侧面难以形成宏观裂纹;立方体沉积样侧面的晶粒以柱状晶为主,且柱状晶的分布较为无序。通过对激光熔化沉积过程有限元模拟发现:单道模拟结果同实验结果保持一致,随着激光功率的增加,熔池逐渐变大,沉积单道的宽度和高度变大,沉积单道中心处的熔化-凝固时间变长;随着扫描速度的增加,沉积单道的宽度和高度变小,沉积单道中心处冷却速度变快。单层沉积过程中,激光能量存在一定的滞后性,激光光斑前端能量低,粉末较难熔化;在激光移动拐角处,激光束能量容易集中,形成拐角处凸起;在单道搭接处,熔池温度较低,粉末熔化不充分,容易出现孔隙、凹陷。