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激光立体成形技术是于二十世纪九十年代在快速原型技术的基础上发展起来的一项新的先进的制造技术,该技术采用同步送粉激光熔覆方法沿高度方向逐层堆积金属粉材,从而最终获得三维实体零件。利用该技术能够实现致密金属零件的快速制造,零件的性能优于传统加工方法,因而具有光明的应用前景。 本文对激光立体成形的工艺特性进行了深入系统的研究,发现如果要获得理想的成形效果,就必须对成形过程中的工艺参数进行精密控制,例如激光功率、激光光斑大小、光束扫描速度、搭接率等;同时为了保证成形件有较高的尺寸精度和表面质量,必须对成形零件的氧化问题进行控制,通过改进侧向送粉喷嘴的结构设计,成形件的表面氧化问题得到适度控制。 通过优化激光立体成形过程的工艺参数,获得了尺寸精度得到控制、组织致密的Rene95高温合金性能试样。对成形件微观组织的研究发现其组织主要由外延生长的细长枝晶组成,枝晶一次间距平均为26.58μm。为了提高成形件的力学性能,对试样进行了热处理,经过热处理后,试样的主要强化相γ′相无论是数量还是尺寸都有显著变化,数量经过热处理后增加到45%左右,原始尺寸从大小不等到经过热处理后更加均匀,平均尺寸为100nm。强化相在数量及尺寸上的变化对提高成形试样的力学性能有显著的作用。 对成形试样的力学性能测试结果表明,强度方面σ_b最大为1400MPa,已经达到了粉末冶金的97.9%,塑性方面甚至超过了粉末冶金的水平;以单晶为基材的成形试样其最大拉伸强度要比不锈钢为基材的试样高6%,延伸率要高40%。;试样相对密度可以达到理论值的97.4%;硬度方面由于激光立体成形工艺的特点,最后几层的硬度比开始时的高,平均硬度达到了HV496.3;拉伸试样的断口形貌具有典型的韧窝特征,属于延性断裂。