Vol.24 No.4 席明哲等：激光快速成型致密金属零件的研究 ·443… 70 表1激光快速成型零件与常规方法制造零件的性能对比 60 (a)316L不锈钢 Table 1 Tensile properties of metal part by laser rapid % --Fe prototyping compared to that of conventionally processed -◆-Cr 材料 材料状态 /MPa / 40 一Ni -+-Mo 激光快速成型态 30 316L不锈钢 垂直基板Y方向 626 43 平行基板X方向 694 40 20 锻造退火态因 572 63 316不锈钢 10 熔模铸造 517 39 激光快速成型态 260 26 0 4 6 810 12 663锡青铜 金属模 180 Y/mm 砂模向 150 6 100 女小小 80 b)663锡青铜 Pb %/(uZn 'us'qd)m Sn 60 ★…Cu -Zn 40 20 Sn Pb,Zn 0日 0 24681012 1416 Y/mm 图4化学成分沿Y方向分布 Fig.4 Composition distribution along height direction 布，从图中可以看出，激光成型的金属薄壁件的 化学成分分布均匀，并且未发生成分偏析，薄壁 件的化学成分和金属粉的化学成分一致. 表1为由薄壁件制成的拉伸试样与常规加 (b)981728Kw 10Mn HD36 工方法制成的零件力学性能的对比.从表中可 以看出，激光快速成型的金属件的力学性能和 图5激光快速成型金属零件的拉伸断口SEM照片，(a) 由常规方法制成的零件的力学性能相当，表明 663锡青铜，(b)316L不锈钢 Fig.5 SEM morphology of tensile fracture surface for 663 激光快速成型制成的金属零件可满足实际使用 copper alloy (a)and 316L SS(b) 要求.图5为拉伸断口的SEM照片，其韧窝特征 表明，所成型金属零件具有很好的韧性 时保持金属零件中的温度分布均匀.若处理不 影响激光快速成型金属零件的主要工艺参 当，则会出现金属零件与基板不能完全形成冶 数有：激光功率P,W;扫描速度'，mm/s;光斑直 金结合，从而使热量散失不均，造成金属零件中 径D,mm;送粉速率G,gmin及成型前基板的表 温度分布不均，产生热应力使金属零件扭曲变 面处理和预热.在基板表面涂覆增强激光吸收 形，由此造成成型失败.事实上，对不同的材料 率涂层和采用高功率激光束对基板进行预热对 体系，只要材料在单位时间内单位面积上吸收 成型金属零件的质量是很关键的.其目的在于， 的能量超过E=4·P(π·D·),就可以形成熔池， 使所成型金属零件的最初几层与基板形成牢固 进行金属零件的成型.在光斑直径D确定条件 的冶金结合，热量的散失沿垂直向着基板方向， 下，激光功率P与扫描速度V成正比，因此在成型 从而使得成型过程中的激光熔池尺寸稳定，同 对性能要求不高的金属模具时，可采用高功率