粉末316L不锈钢的高密度强化烧结

研究了粉末316L不锈钢添加活化剂的液相强化烧结。在1200～1350℃采用真空烧结,对含量为2%～8%的Cu3P和Fe Mo B两种烧结助剂进行比较,后者采用两种粒度。结果表明:Fe Mo B细粉强化作用最强;增加烧结助剂含量和提高烧结温度可以提高烧结密度;最佳条件为添加6%的Fe Mo B细粉、室温压制、1250℃烧结,烧结密度接近7.70g/cm3。另外,压缩试验表明添加量大于6%后,添加Fe Mo B的烧结制品的塑性比添加Cu3P的塑性要好。

316L不锈钢粉末高速压制行为

采用自行设计制造的18 m高落锤式高速压机,研究316L不锈钢粉末的高速压制行为。实验结果表明,冲击速度增大可有效提高生坯密度,对室温粉末进行高速压制,当冲击速度从10 m/s提高到18 m/s时,生坯密度从7.18 g/cm3提高到7.61 g/cm3。而在同样冲击速度下,对160℃温粉末进行高速压制时,生坯密度从7.33 g/cm3提高到7.76 g/cm3。同时生坯强度随冲击速度的提高而升高,冲击速度从10 m/s提高到18m/s时,160℃压制的生坯强度从72.5 MPa提高到94.1 MPa,室温压制生坯强度从62.1 MPa提高到89.3 MPa。通过对生坯SEM照片的分析,得知高速压制过程中粉末会发生严重的塑性变形和碎裂现象,孔隙的形状也会发生改变。该文还对高速压制致密化机理进行了探讨,指出在较高的速度压制时,颗粒间的摩擦和绝热剪切作用使粉末颗粒界面的温度升高,有利于粉末颗粒的塑性变形和焊合,从而有效提高了生坯的密度。

电渣重熔-等离子旋转电极雾化制备高品质316H奥氏体不锈钢粉末

首先采用电渣重熔法熔炼316H奥氏体不锈钢母合金,随后采用等离子旋转电极雾化(PREP)法制备了球形316H奥氏体不锈钢粉末。利用氧氮分析仪、扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、霍尔流速计和激光粒度分布仪等研究了粉末的氧含量、形貌、相结构、流动性、松装密度、振实密度及粒度分布。结果表明:电渣重熔制备的316H奥氏体不锈钢母合金全氧含量为20×10^(-6),铸锭成分均匀;等离子旋转电极雾化法制备的316H奥氏体不锈钢粉末全氧含量为70×10^(-6),粉末粒度呈现双峰分布,细粉收得率高,粒径为15~150μm的粉末占比近80%,粉末粒径分布范围广、球形度高、卫星粉少。粉末表面基本为胞状晶,截面为均匀的枝晶组织,为单一的γ-Fe相结构。制备态粉末的霍尔流速、松装密度和振实密度分别为14.83 s·50^(-1)g^(-1)、4.725 g·cm^(-3)和5.401 g·cm^(-3)。粗粉和细粉质量分数各占一半时,粉末的霍尔流速为12.91 s·50^(-1)g^(-1),小于初始粉末的霍尔流速,提高了粉末的流动性能。长时间的真空储存能降低粉末的带电性能,进而降低粉末颗粒之间排斥作用,可进一步提高粉末流动性。粗、细粉之比为7:3时,粉末的填充性能最好,填充率高达70.6%。

超细316L不锈钢粉末注射成形的脱脂工艺

采用溶剂脱脂和热脱脂相结合的方法,研究了超细316L不锈钢粉末注射成形坯的脱脂工艺。注重考察了升温速度和保温时间对不锈钢注射坯的热脱脂工艺的影响。研究表明注射成形坯经正己烷溶剂脱脂后,石蜡组元全部被脱除。其它组元在后续的热脱脂中被去除,确定了优化的升温速度和保温时间,试样没有出现缺陷,并缩短了脱脂周期,该周期大约为10小时。

选区激光熔化工艺参数对气雾化316L不锈钢粉末成形制品性能的影响

本研究系统考察了激光功率和扫描速度对316L不锈钢粉末选区激光熔化工艺成形熔道、制品微观组织及力学性能的影响,并分析了各类缺陷的形成原因。研究结果表明:在低激光功率和高扫描速度条件下,熔道中出现了大量球状颗粒,这些颗粒之间的空隙恶化了下一层粉末的熔化条件,这正是成形制品中熔道分布混乱以及孔洞、裂纹产生的根本原因,进而导致成形制品力学性能降低;在高激光功率和低扫描速度条件下,熔池快速升温/冷却的热应力作用增强,使得成形制品的熔道交界处也存在孔洞和裂纹等缺陷。在本研究实验条件下,激光功率为350W,扫描速度为1750mm/s时,SLM成形制品的力学性能最为优异,其中抗拉强度为731MPa、屈服强度为638MPa、断后伸长率为40.0%,致密度为96.27%。

316L不锈钢激光快速成形过程中熔覆层的热裂机理

采用微观测试分析方法,针对316L不锈钢粉末,深入研究了激光快速成形过程中熔覆层的开裂行为及其形成机理。研究结果表明,316L不锈钢激光熔覆层裂纹多发生在树枝晶的晶界,呈现出典型的沿晶开裂特征。裂纹断面上有明显的氧化彩色,扫描电镜照片显示裂纹断面上树枝晶的方向与轮廓清晰可见,树枝晶晶界相当圆滑,表明裂纹是在高温下产生的。熔覆层中的裂纹是凝固裂纹,属于热裂纹范畴。裂纹产生的主要原因是熔覆层组织在凝固温度区间晶界处的残余液相受到熔覆层中的拉伸应力作用所导致的液膜分离的结果。

金属注射成形水气联合雾化316不锈钢性能的研究

通过对水雾化、水气联合雾化和气雾化316不锈钢粉末喂料的流动性及其烧结性能进行研究,探讨了水气联合雾化粉末用于粉末注射成形的可行性.结果表明,水气联合雾化粉末颗粒呈近球形,以此制备的喂料粘度低,熔体流动速率达1108.5g/10min.在1365℃保温3h的条件下,水气联合雾化316不锈钢粉末样品的致密度达到98.13%,抗拉强度达505 MPa、屈服强度达193MPa、伸长率达55%、硬度为78HRB,超过美国MPIF对316L不锈钢MIM制品的相应标准,优于传统水雾化粉末的烧结性能.水气联合雾化316不锈钢粉末适合用于MIM的批量生产.

不锈钢粉末的单层选区激光烧结试验研究

进行了316不锈钢粉末单层选区激光烧结的工艺参数优化试验。结果表明,通过合理控制激光工艺参数(主要是激光功率和扫描速率),能避免“飞溅”和“球化”现象的产生,并可得到有良好表面质量的烧结层。

不锈钢粉末选择性激光烧结成型圆薄片温度场模拟

选取316L不锈钢粉末和尼龙12(PA12)粉末混合材料,在综合考虑热传导、热辐射及对流等热现象的基础上,以有限元分析软件ANSYS为平台,对316L不锈钢混合PA12粉末激光选择性烧结成型圆薄片温度场进行数值模拟。结果表明,在激光功率10 W,扫描速度2 000 mm/s,预热温度100℃工艺参数下,激光烧结混合粉末快速达到粘结剂PA12粉末的熔点,在烧结过程中起到粘结剂的作用。当激光功率升高时,最高温度相应升高;激光扫描速度加快时,薄片整体温度下降。

316L不锈钢粉末的电子束选区熔化成形

电子束选区熔化技术在人体植入物、航空航天小批量零件的直接快速制造方面具有重要的意义。为此,该文采用自行研制的电子束选区熔化设备,研究了电子束选区熔化316L不锈钢粉末的工艺参数、微观组织及熔化成形机理。结果表明:电子束电流、作用时间和聚焦电流对层间结合情况影响较大,作用时间和填充线间距对可成形性影响较大;当能量密度系数为62.8 GJ/m3、基板厚度为0.5mm时,制备的成形件晶粒细小,组织均匀,无气孔、裂纹及未熔颗粒等缺陷出现。

装饰用316L不锈钢粉末高速压制成形过程中的孪晶行为

以316L不锈钢粉末为研究对象,通过密度测试、扫描电镜(SEM)、金相组织、透射电镜(TEM)、选区电子衍射(SAED)、电化学试验等手段研究了冲击动量对致密化行为和孪晶行为以及孪晶行为对耐腐蚀性能的影响规律。研究结果表明:在较低的冲击能量(192、300和588 J)下,低冲击动量能获得更高的密度;在较高的冲击能量(972和1554 J)下,高冲击动量能获得更高的密度。无论冲击能量高低,或冲击动量高低,316L不锈钢粉末在高速压制过程中均能观察到孪晶组织,当晶带轴为[114]时,孪晶面为(220),更高的冲击能量带来更高的孪晶密度。在较低的冲击能量下,较低的冲击动量会获得更大密度的孪晶组织;而在较高的冲击能量下,较高的冲击动量会获得更大密度的孪晶组织。致密度是影响耐腐性性能的重要因素,致密度越低,耐腐性能越差;在致密度相近的前提下,更高的孪晶密度,不但有助于提高耐腐蚀性能,还可有效降低腐蚀速率。

45钢表面激光熔覆316不锈钢涂层的工艺参数对熔覆层车削性能的影响

以液压立柱材料45钢为基体,316不锈钢粉末为熔覆材料,采用不同的工艺参数在基材表面进行激光熔覆试验,制备316不锈钢涂层;然后利用FANUC数控机床对不锈钢涂层进行车削加工,采用数字化测试技术对车削成形试样熔覆层的表面宏观形貌、切屑形态、表面粗糙度、圆柱度、洛氏硬度、显微组织等进行研究,综合分析45钢表面激光熔覆316不锈钢涂层的车削加工性能,优选出最佳的激光熔覆工艺参数。在激光功率为800 W、送粉速率为0.28 g/s、轴向进给速度为0.110 mm/s的最佳熔覆工艺参数下,熔覆层的表面宏观形貌和切屑形态最佳,车削后熔覆层的表面粗糙度最小,圆柱度最高,且熔覆层的硬度值可达到40.3 HRC,内部显微组织呈细化趋势。45钢表面激光熔覆316不锈钢涂层耦合车削加工技术为液压立柱材料45钢的高质量修复和再利用提供了重要的参考价值。

SLM成形工艺参数对316L不锈钢成形件表面粗糙度的影响

以316L不锈钢粉末为研究对象,采用正交试验方法研究SLM激光快速成形过程中激光功率P、扫描速度v、扫描间距s、铺粉厚度h等工艺参数对成形件上表面和垂直面表面粗糙度的影响规律。实验结果表明:在上表面,激光功率和扫描速度对成形件表面粗糙度影响非常显著,扫描间距对成形件表面粗糙度影响显著,铺粉厚度对成形件表面粗糙度影响不显著,各因素对成形件表面粗糙度的影响的重要性次序为激光功率、扫描速度、扫描间距、铺粉厚度,最佳工艺参数组合为激光功率为220 W,扫描速度800 mm/s,扫描间距0.12 mm,铺粉厚度0.03 mm;在垂直表面,各因素对成形件表面粗糙度的影响的重要性次序为激光功率、铺粉厚度、扫描速度、扫描间距,四个因素对粗糙度影响均不显著。成形件垂直面的表面粗糙度明显大于上表面的表面粗糙度。

回收316L金属粉末电磁感应熔化过程数值模拟

以回收316L不锈钢粉末为例,基于COMSOL Multiphysics软件模拟了通电线圈感应加热并熔化316L粉末;通过改变金属粉末的空隙率、加热氛围、粒度和功率等参数,探究增材制造回收金属粉末形态以及加热方式对粉末熔化速率和熔化过程的影响。由模拟结果可得出较为适宜的加热条件,即使用加热频率高、线圈数量多、线圈与坩埚距离最近的真空感应炉,当316L粉末制备直径为0.005 m的致密球体时,电磁感应加热效率更高且成本最低。

三维金属零件的电子束选区熔化成形

针对电子束选区熔化成形技术中金属粉末在高能电子束作用下容易溃散的特点,进行不同形状的316L不锈钢粉末的成形研究,得出既不溃散又具有较好成形性的粉末配比。针对成形过程中成形区域的温度场分布特点,提出成形件旋转法和多连通区域零件的薄层切割法,能较好地解决成形件第一条扫描线球化和成形区域不同部位所需温度不相同的问题,简化CAD模型的数据处理过程。在材料研究和工艺研究的基础上,制造出三维金属零件,层间为完全冶金结合,层内没有未熔颗粒和空洞,组织结构为均匀细小的蜂窝状枝晶组织,水平和垂直拉伸试样的极限强度和断后伸长率为600MPa、40/和560MPa、35/。

Micro-FAST中升温速率和烧结温度对零件致密化的影响

采用Gleeble-1500D热模拟机对316L不锈钢粉末进行烧结,制备出尺寸为Φ1.0 mm×1.0 mm的微型零件,并研究了升温速率和烧结温度对微型零件微观组织及性能的影响。结果表明:随着升温速率和烧结温度的提高,烧结试样体系的孔隙数量减少,试样的相对密度增加;在升温速率为50℃/s、烧结温度为900℃时,得到了近全致密的试样,且烧结温度低于传统烧结方法的烧结温度;试样最大轴向尺寸变化出现在快速升温阶段,说明在多物理场活化烧结微成形中升温速率对致密化的贡献比烧结温度更大。