·442· 北京科技大学学报 2002年第4期 金属薄壁墙 基板 图1成型金属薄壁墙金相观察及力学、成分取样部位 示意图 (a)316L不锈钢薄壁矩形管(b)663锡青铜薄壁扭曲方管 Fig.1 Schematic of the thin wall of metal and the location of mechanics sample cut 图2激光快速成型技术制造的金属薄壁管 Fig.2 The thin wall tube of metal fabricated by laser rapid 沿金属薄壁管的Y方向 prototyping 2实验结果与分析 相组织的形成是由于基板的冷却作用，热量沿 着垂直于基板Y的相反方向上迅速散失，因此温 图2(a)为采用激光快速成型技术制造的矩 度梯度在垂直于基板的Y方向最大，而在平行于 形薄壁管，零件尺寸为45mm×15mm×25mm, 基板的X方向上，则温度梯度很小.因此液态金 壁厚为1mm.图2(b)为663锡青铜薄壁扭曲方 属在冷却凝固过程中具有方向性，由此原因在 管，薄壁扭曲方管横断面尺寸为30mm×30mm, 金属零件中形成枝晶组织 高为180mm,壁厚1.2mm,零件按沿高度方向 图3b)为316L不锈钢薄壁墙平行于基板 每升高1mm扭转1°设计.如图所示，成型的薄 X-Z截面的金相组织.该组织呈现出蜂窝状结 壁金属管形状正确、规整，未发生扭曲变形.同 构，该结构是枝晶组织的横断面的形貌.从图中 时，成型的管件尺寸与设计尺寸完全一致，表明 可以看出，该蜂窝状组织均匀而致密，无缺陷 激光快速成型技术可以制造出形状、尺寸正确， 图3(c)为663锡青铜薄壁墙平行于基板X-Z 并具有复杂形状的金属零件. 截面的金相组织.该金相组织均匀细小的铸态 图3(a)为316L不锈钢薄壁墙垂直于基板 组织，基体组织为α一铜相，黑色小颗粒为铅相， Y-Z截面的金相组织.可以看出，金相组织由枝 并可看出该组织致密、没有缺陷 晶组织组成，且组织致密.形成的枝晶组织方向 图4(a),(b)为316L不锈钢和663锡青铜薄 与基板垂直并且相互平行，同时组织均匀.该金 壁件在垂直于基板的高度方向上的化学成分分 200m 400um 200μm 图3(a),b)316L不锈钢垂直于基板Y-Z截面、平行于基板X-Z截面的组织，（©）663锡青铜平行于基板X-Z截面的组织 Fig.3 Microstructure of Y-Z section (a),X-Z section (b)of 316L SS and X-Z section of 663 copper alloy (c)