PH 13–8 Mo不锈钢的定向能量沉积：微观结构与机械性能分析

摘要 激光金属沉积（LMD）是一种定向能量沉积（DED）过程，广泛用于在增材制造（AM）领域生产大规模、致密和功能性部件。本研究调查了通过LMD生产的PH 13–8 Mo马氏体不锈钢部件的微观结构和机械性能。试验在与机器人臂协作的LMD系统上进行，以沉积单轨薄壁和水平块。通过光学显微镜分析增材制造部件的微观结构特征。通过硬度测量和单轴拉伸试验评估机械性能。还研究了能量密度和粉末沉积密度对直墙特征几何形状的影响。显微结构分析显示，微观结构由从基材上外延生长的柱状树枝晶组成，主奥氏体晶胞内含有细胞间铁素体和与保留的奥氏体大致平行的马氏体片。当能量密度从43增加到86 J/mm²（能量密度翻倍）时，第一层的次级树枝臂间距（SDAS）增加约250%，而顶层的SDAS增加约90%。第一层和顶层SDAS变化的差异可以归因于在增材制造过程中每层经历的冷却速率的不同。将粉末沉积密度从0.5提高到1 g/min会导致孔隙率从3%下降到不足1%，强度从800增加到超过1000 MPa。沉积物的硬度范围为300到400 HV。硬度的变化可以归因于不同高度的冷却速率变化所导致的微观结构差异。