Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Ảnh hưởng của các đặc điểm hình học đến sự phân bố khuyết tật trong các thành phần hợp kim được sản xuất bằng công nghệ nung chảy chọn lọc bằng laser
Tóm tắt
Nung chảy chọn lọc bằng laser (SLM) đã được áp dụng để chế tạo nhiều thành phần hợp kim có tính chất tuyệt vời, nhưng việc ứng dụng của nó vẫn bị hạn chế bởi các khuyết tật nội tại. Trong công trình này, sự phân bố khuyết tật bên trong trong các mẫu của ba hợp kim (thép không gỉ 316L, AlSi10Mg và Inconel 718) đã được nghiên cứu một cách riêng biệt, xem xét các ảnh hưởng của các đặc điểm hình học của mẫu. Các khuyết tật trong mẫu thép không gỉ 316L có xu hướng hình thành dày đặc ở phần trung tâm với độ dày tường lớn, cho thấy độ nhạy cao với việc tích tụ nhiệt. Ngược lại, mẫu Inconel 718 cho thấy độ bền tương đối cao với sự phân bố khuyết tật đồng đều, cho thấy khả năng tạo hình tốt hơn trong quy trình SLM. Đối với mẫu AlSi10Mg, độ dày khuyết tật liên tục tăng lên khi quá trình lắng đọng tiếp tục. Thông thường, độ dày khuyết tật tại các cạnh mẫu cho thấy mức độ cao bất thường so với phần bên trong, đặc biệt là ở các phần trên cùng của mẫu AlSi10Mg và Inconel 718. Các kết quả này hữu ích cho thiết kế hình học, điều chỉnh phương hướng xây dựng và tối ưu hóa thêm các tham số quy trình trong quy trình SLM.
Từ khóa
#Nung chảy chọn lọc bằng laser #khuyết tật nội tại #hợp kim #316L #AlSi10Mg #Inconel 718 #phân bố khuyết tật #đặc điểm hình họcTài liệu tham khảo
Vartanian K, McDonald T. Accelerating industrial adoption of metal additive manufacturing technology. JOM, 2016, 68(3): 806–810.
DebRoy T, Wei H L, Zuback J S, et al. Additive manufacturing of metallic components — Process, structure and properties. Progress in Materials Science, 2018, 92: 112–224.
Zhang B, Li Y T, Bai Q. Defect formation mechanisms in selective laser melting: A review. Chinese Journal of Mechanical Engineering, 2017, 30(3): 515–527.
Wang H Z, Zou Y. Microscale interaction between laser and metal powder in powder-bed additive manufacturing: Conduction mode versus keyhole mode. International Journal of Heat and Mass Transfer, 2019, 142: 118473.
Snell R, Tammas-Williams S, Chechik L, et al. Methods for rapid pore cassification in metal additive manufacturing. JOM, 2019, 72(1): 101–109.
Vilaro T, Colin C, Bartout J D. As-fabricated and heat-treated microstructures of the Ti-6Al-4V alloy processed by selective laser melting. Metallurgical and Materials Transactions A: Physical Metallurgy and Materials Science, 2011, 42(10): 3190–3199.
Li R D, Liu J H, Shi Y S, et al. Balling behavior of stainless steel and nickel powder during selective laser melting process. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 2012, 59(9–12): 1025–1035.
Kempen K, Thijs L, Humbeeck J V, et al. Processing AlSi10Mg by selective laser melting: Parameter optimisation and material characterisation. Materials Science and Technology, 2015, 31(8): 917–923.
Liverani E, Toschi S, Ceschini L, et al. Effect of selective laser melting (SLM) process parameters on microstructure and mechanical properties of 316L austenitic stainless steel. Journal of Materials Processing Technology, 2017, 249: 255–263.
Choi J P, Shin G H, Yang S, et al. Densification and microstructural investigation of Inconel 718 parts fabricated by selective laser melting. Powder Technology, 2017, 310: 60–66.
Nie X J, Zhang H, Zhu H H, et al. Analysis of processing parameters and characteristics of selective laser melted high strength Al-Cu-Mg alloys: From single tracks to cubic samples. Journal of Materials Processing Technology, 2018, 256: 69–77.
Mohr G, Altenburg S J, Hilgenberg K. Effects of inter layer time and build height on resulting properties of 316L stainless steel processed by laser powder bed fusion. Additive Manufacturing, 2020, 32: 101080.
Cherry J A, Davies H M, Mehmood S, et al. Investigation into the effect of process parameters on microstructural and physical properties of 316L stainless steel parts by selective laser melting. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 2015, 76(5–8): 869–879.
Wu H H, Li J F, Wei Z Y, et al. Effect of processing parameters on forming defects during selective laser melting of AlSi10Mg powder. Rapid Prototyping Journal, 2020, 26(5): 871–879.
Weingarten C, Buchbinder D, Pirch N, et al. Formation and reduction of hydrogen porosity during selective laser melting of AlSi10Mg. Journal of Materials Processing Technology, 2015, 221: 112–120.
Manvatkar V, De A, Debroy T. Heat transfer and material flow during laser assisted multi-layer additive manufacturing. Journal of Applied Physics, 2014, 116(12): 124905.
Mills K C, Su Y C, Li Z S, et al. Equations for the calculation of the thermo-physical properties of stainless steel. ISIJ International, 2004, 44(10): 1661–1668.
Hu H W, Ding X P, Wang L Z. Numerical analysis of heat transfer during multi-layer selective laser melting of AlSi10Mg. Optik, 2016, 127(20): 8883–8891.
Wei P, Wei Z Y, Chen Z, et al. Numerical simulation and parametric analysis of selective laser melting process of AlSi10Mg powder. Applied Physics A: Materials Science and Processing, 2017, 123(8): 540.
Zhang P D, Zhang D Y, Liu Z, et al. Microscopic simulation of the effect of process parameters by the Marangoni convection on the temperature field of Inconel 718 alloy using selective laser melting. In: Conference on Advanced Laser Processing and Manufacturing II: Beijing, 2018.
Overfelt R A, Matlock C A, Wells M E. Viscosity of superalloy 718 by the oscillating vessel technique. Metallurgical and Materials Transactions B, 1996, 27(4): 698–701.
Galy C, Guen E L, Lacoste E, et al. Main defects observed in aluminum alloy parts produced by SLM: From causes to consequences. Additive Manufacturing, 2018, 22: 165–175.
Yang H H, Jing G Y, Gao P, et al. Effects of circular beam oscillation technique on formability and solidification behaviour of selective laser melted Inconel 718: From single tracks to cuboid samples. Journal of Materials Science and Technology, 2020, 51: 137–150.
Thijs L, Kempen K, Kruth J P, et al. Fine-structured aluminium products with controllable texture by selective laser melting of pre-alloyed AlSi10Mg powder. Acta Materialia, 2013, 61(5): 1809–1819.