激光粉末床熔融(SLM)加工新型高合金工具钢的加工性能和开裂行为（1）(2)
时间：2022-07-20 13:09 来源：长三角G60激光联盟 作者：admin 阅读：次
4.结果
4.1.宏观外观
图4显示了生产的样品的宏观视图。可以注意到，材料的加工性能变化很大，特别是加工性能随着碳含量的增加而降低。可以说:
1）合金A和B似乎是最易加工的合金，因为看不到宏观缺陷。
2）随着碳含量的增加，合金C、D和E会出现基板分层、从边缘开始的严重开裂和过度变形。
3）不管实验条件如何，合金F都是不可加工的。
对于合金C、D和E，制备工作在80-90层(约3 mm)后中断，因为大多数样品在粉末层上方显示出突出的边缘。关于合金F，建造工作在10-20层之后中断，因为严重的开裂和分层导致建造工作从基板上自发脱离。因为对于合金F没有制备成样品，所以没有进行进一步的分析。
图3-0. 在不同工艺条件下得到的样品的显微组织
图4.每种合金的建筑平台的俯视图和后视图，字母表示合金类型。
图5.就每种合金的相对密度而言，最差和最佳情况下的金相横截面比较。“BD”代表制造方向，而字母表示合金类型。
4.2.相对密度和裂纹密度
图5显示了就每种合金的相对密度而言，最坏和最好情况之间的比较。观察到在低能量密度条件下缺乏熔合孔，在高能量密度条件下存在小孔孔隙，这与Narvan等人的工作一致。开裂行为似乎几乎与材料的致密化无关，并且总是以不同的严重程度存在。图6显示了实验条件的相对密度(RD)。发现对于合金A至e可以生产RD > 99 %的零件。结果表明，采用聚焦或散焦光束的单次或两次通过策略，用正确的能量密度可以实现充分的致密化。
图6.相对密度是每种加工合金的工艺参数的函数。
图7.就每种合金的裂纹密度而言，最差和最佳情况下的金相横截面比较。“BD”代表制造方向，而字母表示合金类型。
在图7中，提供了每种合金在裂纹密度方面的最坏和最好情况之间的比较。合金A(无碳)和含碳钢之间的裂纹形态不同。对于合金A，裂纹垂直于制造方向扩展，而对于其他碳钢，裂纹倾向于在截面内部产生连贯的网络。裂纹扩展可以沿着制造方向或者垂直于制造方向扩展。可以看出，对于合金C、D和E，裂纹形成在所有实验条件下都很强烈，这意味着工艺参数不足以消除这种缺陷。在合金F的情况下，在大的实验空间内没有获得完好的样品，这表明该材料由于其化学组成总体上不适合该工艺。另一方面，参数降低缺陷强度的有效性需要对裂纹密度进行更详细的分析。
图8.裂纹密度是每种加工合金的工艺参数的函数。
图8示出了裂纹密度(CD)的单个值图，其结果是实验条件的函数。可以看出，CD可以达到高达2 mm/mm2的极端严重程度。在所分析的因素中，合金类型的影响似乎最大，随着能量密度的增加，可以观察到CD的总体降低。图9.a显示了CD数据的主要影响图。可以看出，材料对裂纹密度的影响最大，而N和f的影响较小。在图9b中，提供了交互图。在图中的每个方框中，CD数据显示为两个参数的函数，允许可视化它们之间可能的相互作用。基本上，一个参数在yaxis上的连续变量上提供，第二个参数在不同的行中提供。当两个参数一起改变时，交互图提供了响应变化的直观表示。平行线表示没有相互作用，交叉线表示可能存在相互作用。虽然材料是分析中的块因素，但其可能的相互作用通过相互作用图进行检查。值得注意的是，合金A的行为不同于其它合金，在其它合金中，能量密度的增加会增加裂纹密度。对于其余的合金，相互作用图表示裂纹随着总能量密度的增加而减少。这些观察表明了工艺参数对裂化强度的影响，此外还表明了材料化学成分和能量输入要求之间可能的相互作用。
文章来源：Processability and cracking behaviour of novel high-alloyed tool steels processed by Laser Powder Bed Fusion,Journal of Materials Processing Technology,Volume 302, April 2022, 117435,https://doi.org/10.1016/j.jmatprotec.2021.117435
参考资料：1.Saewe, J., Gayer, C., Vogelpoth, A. et al. Feasability Investigation for Laser Powder Bed Fusion of High-Speed Steel AISI M50 with Base Preheating System. Berg Huettenmaenn Monatsh 164, 101–107 (2019). https://doi.org/10.1007/s00501-019-0828-y
2.Modeling process–structure–property relationships in metal additive manufacturing: a review on physics-driven versus data-driven approaches,Journal of Physics: Materials, Volume 4, Number 3,Citation Nadia Kouraytem et al 2021 J. Phys. Mater. 4 032002
3.Defects in a Laser Powder Bed Fused Tool Steel.13 October 2020,https://doi.org/10.1002/adem.202000833,Advanced Engineering Materials.
(责任编辑：admin)
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