工藝參數(shù)對激光選區(qū)熔化成形Ti6Al4V合金致密性的影響

趙金猛，盧 林，王靜榮，張 亮，吳文恒

(1.上海材料研究所上海3D打印材料工程技術(shù)研究中心，上海 200437；2.上海第二工業(yè)大學(xué)工學(xué)部，上海 201209)

0 引 言

增材制造作為一種新興的材料成形技術(shù)，自20世紀(jì)80年代發(fā)展至今已成為行業(yè)研究熱點，并取得了顯著的進步[1]。近年來，其產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用也蓬勃發(fā)展，增材制造正在掀起一場材料制造行業(yè)的革命。增材制造是一個離散累積的過程[2]，其采用數(shù)字化生產(chǎn)模式，以零件三維實體模型為基礎(chǔ)，以粉末或絲材為原料，采用逐層打印的方式進行產(chǎn)品的生產(chǎn)制造。與傳統(tǒng)制造技術(shù)相比，增材制造具備諸多優(yōu)點：不需要昂貴的模具即可直接成形；節(jié)省原料，幾乎沒有原料損失，符合綠色生產(chǎn)的戰(zhàn)略和發(fā)展理念；生產(chǎn)的產(chǎn)品形狀精準(zhǔn)，不會產(chǎn)生尺寸偏差；適用范圍廣，難熔材料產(chǎn)品也可通過該方式生產(chǎn)[3]。

目前，增材制造技術(shù)的發(fā)展重點是制造形狀復(fù)雜的功能構(gòu)件，主要技術(shù)手段[4-5]如下：激光立體成形(laser solid forming，LSF)，主要用于制備飛機承力結(jié)構(gòu)和發(fā)動機零部件；電子束選區(qū)熔化(electron beam selective melting，EBSM)，主要用于制備航空、輪船等大型金屬構(gòu)件；激光選區(qū)熔化(selective laser melting，SLM)，廣泛應(yīng)用于汽車工業(yè)、航空航天工業(yè)和生物醫(yī)療植入體制造行業(yè)[6]。其中，SLM技術(shù)發(fā)展較為成熟、應(yīng)用范圍較為廣泛，在復(fù)雜精密金屬零件成形方面具有獨特的優(yōu)勢。

Ti6Al4V合金是一種α+β型兩相鈦合金，對激光束能的吸收率較高，其復(fù)雜構(gòu)件適合采用SLM技術(shù)成形。但由于SLM成形工藝涉及合金粉末的快速熔化和冷卻(該過程是……