研究目的
探究激光参数(功率和扫描速度)对开源增材制造设备加工AISI H13工具钢质量的影响,重点研究H13工具钢的粉末床熔融工艺性及其微观结构表征。
研究成果
研究了AISI H13工具钢在开放参数PBF设备中的加工过程,发现评估参数范围内微观结构特征基本一致。凝固组织以胞状结构为主,C、Cr和V元素向胞壁偏聚。该显微组织由马氏体和16.5%至29.7%的残余奥氏体组成。确定了使线性裂纹密度最小、孔隙率最低且致密度最高的参数组合。测量了原始态试样的热扩散率、导热率和热容,并据此计算无量纲加工参数。
研究不足
该研究仅限于评估激光功率和扫描速度对粉末床熔融工艺处理的AISI H13工具钢的影响。未探究其他参数(如搭接间距、层厚或基板温度)。研究也未考虑基板温度引起的微观结构变化及其对增材制造零件致密化可能产生的影响。
1:实验设计与方法选择:
通过调整激光功率(97-216 W)和扫描速度(300-700 mm/s)来评估零件的致密化效果、常见缺陷、凝固组织、微观结构及硬度。
2:样品选择与数据来源:
采用最大笔划长度5 mm和层间距(h)80 μm的沉积策略制备10×10×10 mm立方样品。
3:实验设备与材料清单:
配备Yb:YAG光纤激光器的AM OmniSint-160设备,以及氦气比重计、光学显微镜(LOM)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、电子背散射衍射(EBSD)、X射线衍射(XRD)、维氏硬度计、纳米压痕仪和激光闪光法分析仪。
4:实验流程与操作步骤:
样品经金相切割、镶嵌、研磨、抛光和腐蚀处理,测量密度与孔隙率并分析微观结构特征。
5:数据分析方法:
通过图像处理估算孔隙率,XRD测定物相,EBSD分析晶粒取向,硬度测试评估力学性能。
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