离焦量对3D打印18Ni-300马氏体时效钢组织和力学性能的影响 下载: 1033次
Influence of Defocusing Distance on Microstructure and Mechanical Properties of 3D-Printed 18Ni-300 Maraging Steel
1 大连理工大学机械工程学院, 辽宁 大连 116024
2 广东汉邦激光科技有限公司, 广东 中山 528427
图 & 表
图 1. 18Ni-300马氏体时效钢粉末的微观形貌
Fig. 1. Morphology of 18Ni-300 maraging steel powder
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图 2. 离焦量对表面粗糙度的影响
Fig. 2. Effect of defocusing distance on surface roughness
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图 3. 不同离焦量下单层打印试样的上表面形貌。(a) +1.5 mm;(b) +2 mm;(c) +2.5 mm;(d) +3 mm;(e) +3.5 mm
Fig. 3. Upper surface morphology of single layer samples printed at different defocusing amounts. (a) +1.5 mm; (b) +2 mm; (c) +2.5 mm; (d) +3 mm; (e) +3.5 mm
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图 4. 不同离焦量下多层块体打印试样的上表面形貌。(a) +1.5 mm;(b) +2 mm;(c) +2.5 mm;(d) +3 mm;(e) +3.5 mm
Fig. 4. Upper surface morphology of multilayer block samples printed at different defocusing distances. (a) +1.5 mm; (b) +2 mm; (c) +2.5 mm; (d) +3 mm; (e) +3.5 mm
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图 5. 离焦量对打印尺寸偏差的影响
Fig. 5. Effect of defocusing distance on dimensional deviation
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图 6. 不同离焦量下打印试样纵截面的OM像。(a) +1.5 mm;(b) +2 mm;(c) +2.5 mm;(d) +3 mm;(e) +3.5 mm
Fig. 6. OM images of longitudinal section of samples printed at different defocusing distances. (a) +1.5 mm; (b) +2 mm; (c) +2.5 mm; (d) +3 mm; (e) +3.5 mm
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图 7. 离焦量对相对密度的影响
Fig. 7. Effect of defocusing distance on relative density
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图 8. 不同离焦量下打印试样的光学形貌。(a) +1.5 mm;(b) +2 mm;(c) +2.5 mm;(d) +3 mm;(e) +3.5 mm
Fig. 8. Optical morphology of samples printed at different defocusing distances. (a) +1.5 mm; (b) +2 mm; (c) +2.5 mm; (d) +3 mm; (e) +3.5 mm
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图 9. +2.5 mm试样的显微组织。(a)上表面OM像;(b)纵截面SEM像
Fig. 9. Microstructures of sample printed at defocusing distance of +2.5 mm. (a) OM image of upper surface; (b) SEM image of longitudinal section
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图 10. 不同离焦量下打印试样的高倍SEM形貌。(a) +1.5 mm;(b) +2 mm;(c) +2.5 mm;(d) +3 mm;(e) +3.5 mm
Fig. 10. High-magnification SEM morphology of samples printed at different defocusing distances. (a) +1.5 mm; (b) +2 mm; (c) +2.5 mm; (d) +3 mm; (e) +3.5 mm
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图 11. 不同离焦量下打印试样的XRD图谱。(a)衍射角为30°~90°;(b)衍射角为43.5°~45°
Fig. 11. XRD spectra of samples printed at different defocusing distances. (a) Diffraction angle of 30°--90°; (b) diffraction angle of 43.5°--45°
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图 12. 离焦量对力学性能的影响。(a)表面硬度;(b)拉伸性能
Fig. 12. Effect of defocusing distance on mechanical properties. (a) Surface hardness; (b) tensile property
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图 13. 不同离焦量下打印试样的拉伸断口形貌。(a) +2.5 mm;(b) +1.5 mm
Fig. 13. Tensile fracture of samples printed at different defocusing distances. (a) +2.5 mm; (b) +1.5 mm
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图 14. 不同离焦量下打印试样的拉伸断口形貌。(a) +1.5 mm;(b) +2 mm;(c) +2.5 mm;(d) +3 mm;(e) +3.5 mm
Fig. 14. Tensile fracture of samples printed at different defocusing distances. (a) +1.5 mm; (b) +2 mm; (c) +2.5 mm; (d) +3 mm; (e) +3.5 mm
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表 1不同离焦量下的光斑半径和功率密度
Table1. Spot radius and power density under different defocusing distances
Defocusingdistance /mm | Spot radius /μm | Powder density /(kW·mm-2) |
---|
+1.5 | 51.04 | 36.66 | +2 | 51.82 | 35.56 | +2.5 | 52.82 | 34.23 | +3 | 54.01 | 32.74 | +3.5 | 55.39 | 31.12 |
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表 2不同离焦量下打印试样的胞晶间距
Table2. Intergranular spacing of samples printed at different defocusing distances
Defocusing distance /mm | Spacing /μm |
---|
+1.5 | 0.269 | +2 | 0.254 | +2.5 | 0.233 | +3 | 0.228 | +3.5 | 0.176 |
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表 3不同离焦量下打印试样的力学性能
Table3. Mechanical properties of samples printed at different defocusing distances
Defocusingdistance /mm | Tensilestrength /MPa | Yieldstrength /MPa | Elongation /% | Upper surfacehardness /HRC | Side surfacehardness /HRC |
---|
+1.5 | 1175±2 | 950±47 | 5.19±0.11 | 36.48±0.85 | 37.26±1.3 | +2 | 1193±3 | 1033±32 | 8.32±0.28 | 37.52±0.58 | 37.76±1.16 | +2.5 | 1215±2 | 1086±3 | 8.83±0.50 | 37.7±0.77 | 38.64±0.66 | +3 | 1188±5 | 989±11 | 8.59±0.86 | 37.38±0.73 | 37.72±1.11 | +3.5 | 1187±3 | 983±2 | 7.85±0.46 | 37.24±0.46 | 37.34±0.67 |
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张佳琪, 王敏杰, 刘建业, 牛留辉, 王金海, 伊明扬. 离焦量对3D打印18Ni-300马氏体时效钢组织和力学性能的影响[J]. 中国激光, 2020, 47(5): 0502004. Jiaqi Zhang, Minjie Wang, Jianye Liu, Liuhui Niu, Jinhai Wang, Mingyang Yi. Influence of Defocusing Distance on Microstructure and Mechanical Properties of 3D-Printed 18Ni-300 Maraging Steel[J]. Chinese Journal of Lasers, 2020, 47(5): 0502004.