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激光直接能量沉积316L/Inconel 718多材料熔池热行为

张昊  戴冬华  石新宇  历彦泽  袁鲁豪  黄广靖  顾冬冬  
【摘要】:单一材料难以满足日益严苛的工业需求,而具备梯度性能的多材料构件应用前景广阔。利用激光直接能量沉积(Laser Directed Energy Deposition, LDED)技术成形了316L/Inconel 718多材料试样,基于有限元生死单元法,建立了LDED成形多材料有限元模型,考虑了LDED成形过程中异质材料热量传输方式,研究了激光功率和扫描速度对316L/Inconel 718界面热行为、界面缺陷演变及界面结合性能的影响规律。研究表明:当成形Inconel 718层的扫描速度由7 mm/s增至20 mm/s时(激光功率为1100 W),熔池最大温度梯度由6.02×10~5℃/m增至1.19×10~6℃/m;而液相存在时间由0.52 s降至0.125 s,重熔深度由0.45 mm降至0.22 mm。当成形Inconel 718层的激光功率由900 W增至1500 W(扫描速度为10 mm/s)时,最大温度梯度由8.15×10~5℃/m降至6.93×10~5℃/m;液相存在时间由0.3 s增至0.4 s,重熔深度由0.28 mm增至0.48 mm。当激光功率为1100 W,扫描速度为10 mm/s时,模拟结果表明316L/Inconel 718界面结合良好。最后,采用工艺实验验证了模型的准确性。

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