激光增材制造316L不锈钢力学性能的各向异性

作     者：刘伟 刘成松 王勇 张华 倪红卫 LIU Wei;LIU Chengsong;WANG Yong;ZHANG Hua;NI Hongwei

作者机构：武汉科技大学省部共建耐火材料与冶金国家重点实验室湖北武汉430081 武汉科技大学钢铁冶金与资源利用教育部重点实验室湖北武汉430081 

基　　金：国家自然科学基金面上资助项目(52074198 52374342) 

出 版 物：《钢铁》 (Iron and Steel)

年 卷 期：2024年第59卷第6期

页      码：155-165页

摘      要：相比于传统制造工艺生产的316L不锈钢零件,L-PBF技术具有更大的设计自由度和制造效率,可实现复杂几何形状金属零件的一次性成型,被广泛应用在核工业、汽车工业以及医疗卫生等领域。然而,L-PBF技术极快的冷却速率会导致其内部形成明显差异的微观组织结构,从而造成材料力学性能的各向异性。利用SEM、EBSD和TEM等表征技术,深入观察了L-PBF 316L不锈钢样品不同截面的微观组织的差异,从晶粒尺寸、晶体取向以及亚晶结构的变形机理3方面详细分析了其对材料力学性能的影响。研究表明,垂直于打印方向的晶体为明显的织构,晶粒尺寸较小,且塑性变形时网络状的胞状亚晶和变形孪晶相互作用,形成了更小尺寸的三维立体钉扎结构,可有效抑制各个方向的位错滑移,明显增加了该方向的强度。然而,平行于打印方向为较粗大的柱状晶,晶体取向趋于随机,并且亚晶结构多为条状形貌。塑性变形时,当变形孪晶生长方向平行于亚晶的长边时,则无法对条状亚晶进行分割和细化,进而不能有效抑制平行于亚晶长边界的位错滑移,强化效果较弱,导致该方向强度较低。研究有利于更好地理解L-PBF 316L中各向异性的起源,为后续热处理提供了理论指导;同时有助于拓扑优化、晶格结构建模和增材制造过程中的热物理过程模拟等工作的模型搭建,提高模型的精度。

主 题 词：316L不锈钢 激光粉末床熔融技术 晶体特征 亚晶结构 各向异性 

学科分类：08[工学] 080502[080502] 0805[工学-能源动力学] 0802[工学-机械学] 080201[080201] 

核心收录：

D　O　I：10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20240197

馆 藏 号：203127785...