1、激光快速成形技術是近十年來迅速發(fā)展起來的一項先進實體自由成形技術,該技術綜合快速原型技術與激光熔覆技術的優(yōu)點,能夠實現高性能致密金屬零件的直接近終成形,應用前景十分廣闊.目前該技術研究尚處于實驗階段,存在許多基礎問題亟待解決,該文從實驗角度對激光快速成形金屬零件的開裂行為、殘余應力分布特性及力學性能進行了研究.采用微觀測試分析方法對激光快速成形過程熔覆層裂紋的形成機理及影響因素進行研究.研究表明:對鎳基自熔合金,熔覆層開裂屬于冷裂紋范疇

2、,是熔覆合金低延性及熔覆層內應力雙重作用的結果;對316L不銹鋼合金,熔覆層開裂屬于熱裂紋范疇,是熔覆合金在凝固時晶界處的殘余液相受熔覆層拉伸應力作用所導致的液膜分離的結果.兩種開裂都說明激光快速成形過程受熱不均勻所引起的拉伸應力是產生熔覆裂紋的外在原因.采用小孔釋放法研究激光快速成形薄板的二維殘余應力分布.結果發(fā)現作用在成形件上的主要殘余應力為平行于激光掃描方向的殘余應力σ<,y>,以拉應力為主;而垂直激光掃描方向的殘余應力σ<,z>

3、作用相對較小.具體表現為:對Ni20合金,在有限熔覆高度內,隨著熔覆層的增加,σ<,y>開始由靠近基材處的壓應力向拉應力轉變,并且拉應力數值逐漸增大,表明隨激光能量的不斷輸入,殘余應力積累效應增大;σ<,z>基本表現為拉應力,數值相對較小,隨著熔覆層的增加,拉應力數值逐漸減小,有改變?yōu)閴簯Φ内厔?對316L不銹鋼合金,σ<,y>和σ<,z>在整個熔覆高度上以拉應力作用為主.開始熔覆階段,由于殘余應力的不斷積累,σ<,y>在靠近基材一側

4、表現為較大的拉應力,當到達一定的熔覆高度后,隨著熔覆層的進一步增加,σ<,y>開始有所回落,逐漸趨于穩(wěn)定,保持較低的拉應力狀態(tài);σ<,z>數值在整個熔覆高度上相對較小,隨著熔覆層的增加,拉應力數值逐漸減小,有改變?yōu)閴簯Φ内厔?在裂紋和殘余應力分析的基礎上,研究激光快速成形件的力學性能.對激光快速成形沉積態(tài)試樣進行室溫拉伸性能測試,結果顯示在沒有消除殘余拉應力的情況下,Ni20和316L不銹鋼激光快速成形件的強度與塑性已經接近甚至超過同