基于多路送粉工艺的增材制造样品成分、组织与硬度性能研究

激光增材制造技术作为新型逐层熔合制造工艺可以根据要求制备元素成分梯度变化的金属材料。试验设计了一种由两种不锈钢粉末按均匀配比变化而成的梯度成分样品,首先利用热力学计算软件预测了材料的相组织成分占比、力学性能变化;然后采用多路送粉激光熔覆工艺进行样品制备;进而利用微区X射线荧光光谱仪、金相显微镜和显微维氏硬度计结合流体微探应变技术对该梯度材料进行了微观区域的精细成分、显微组织和硬度的统计分布表征研究。表征结果中该梯度成分样品不同区域元素含量、金相组织、硬度力学性能的差异变化规律同热力学软件计算的结果基本符合。通过研究成分梯度变化区域元素成分对区域的组织状态和材料力学性能的影响,结果表明样品表面硬度分布拐点和陡降区与Ni元素的变化和板条状马氏体的出现密切相关,同时316L奥氏体组织呈不连续骨架分布,而JY-Fe45A区域显示存在大量板条状马氏体,且晶粒组织粗大。最后利用基于等静压的流体微探应变无损检测方法与显微维氏硬度计相结合分析了样品中力学性能异常区域的原因,并发现了现有打印制造工艺的不足。