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热处理冷却速率对热轧316L不锈钢显微组织演变的影响

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稀有金属材料与工程 2022年第4期51卷 1406-1412页

作者：许峰陈前金传伟张尧成常熟理工学院汽车工程学院江苏常熟215500 江苏省(沙钢)钢铁研究院江苏苏州215625

采用高温激光共聚焦显微镜、纳米压痕和EBSD,研究热处理冷却速率对热轧316L不锈钢显微组织演变的影响。结果表明:316L热轧板组织为带状组织,奥氏体晶粒拉长变形,长条状第二相由奥氏体、铁素体和Sigma(σ)相混合组成,硬度为奥氏体的2倍,... 详细信息

采用高温激光共聚焦显微镜、纳米压痕和EBSD,研究热处理冷却速率对热轧316L不锈钢显微组织演变的影响。结果表明:316L热轧板组织为带状组织,奥氏体晶粒拉长变形,长条状第二相由奥氏体、铁素体和Sigma(σ)相混合组成,硬度为奥氏体的2倍,达到13.48 GPa。原位观察发现温度达到1065.4℃时第二相中的铁素体和σ相开始向奥氏体转变;1200℃保温10 min后,原第二相区域奥氏体晶粒仍富集Cr、Mo元素,降温后奥氏体转变为铁素体/σ相。不同冷却速率冷却后,初始形变织构弱化,转变为随机织构。冷却速度越慢,合金均匀化程度越高,奥氏体含量越高。原第二相长条位置的奥氏体晶粒,500℃/min时全转变为铁素体,100℃/min时出现少量σ相,12℃/min冷速时,大部分铁素体转变成σ相。

关键词： 316L 冷却速率微结构织构相

激光熔覆316L涂层晶粒生长取向与形貌对其耐蚀性能的影响

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表面技术 2023年第5期52卷 378-387页

作者：周勇徐龙周爽董会郭鹏飞杨紫辰张三齐西安石油大学材料科学与工程学院西安710065 西安石油大学西安市高性能油气田材料重点实验室西安710065 古交西山发电有限公司太原030206

目的表征316L激光熔覆层的晶粒取向、形貌与其耐蚀性之间的关系,阐明晶粒形态对316L熔覆层耐蚀性能的影响原理。方法在Q235钢板上激光熔覆制备搭接率为20%、35%、50%的316L不锈钢熔覆层,获得具有不同取向与含量柱状晶的熔覆层。采用光... 详细信息

目的表征316L激光熔覆层的晶粒取向、形貌与其耐蚀性之间的关系,阐明晶粒形态对316L熔覆层耐蚀性能的影响原理。方法在Q235钢板上激光熔覆制备搭接率为20%、35%、50%的316L不锈钢熔覆层,获得具有不同取向与含量柱状晶的熔覆层。采用光学显微镜、扫描电子显微镜、能谱仪、X射线衍射仪、电化学工作站对熔覆层的显微组织、元素分布、物相组成及耐蚀性能进行表征。结果熔覆层的晶粒形态和耐蚀性能受到搭接率影响。熔覆层因搭接发生部分重熔和回火,产生了横向柱状晶,随着搭接率从20%增大至50%,横向柱状晶含量从25%提升到41%。搭接率不影响熔覆层物相组成,熔覆层主要物相均为γ相。横向柱状晶含量在38%和41%时的熔覆层自腐蚀电流密度较25%含量的熔覆层下降1个数量级,分别为3.73、1.34μA·cm^(-2),熔覆层耐蚀性能随横向柱状晶含量的增加而提升。结论熔覆层物相与搭接率无关,但搭接率会导致熔覆层晶粒生长取向与形貌发生变化:随着搭接率的增大,晶粒由等轴晶转变为横向柱状晶。横向柱状晶降低了腐蚀性介质的传输效率,导致熔覆层耐蚀性大幅度提升。

关键词：激光熔覆搭接率 316L 晶粒取向耐蚀性能

微米级选区激光熔化316L不锈钢拉伸变形中Σ3^(n)特殊晶界的分布

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焊接学报 2023年第1期44卷 33-39,I0004页

作者：张楠张海武王淼辉杜兵张平张志豪中机新材料研究院(郑州)有限公司郑州450001 机械科学研究总院北京100044 北京科技大学北京100083

利用电子背散射衍射(EBSD)技术研究了微米级选区激光熔化制备316L不锈钢横向拉伸试样和法向拉伸试样在8%、18%和28%拉伸应变下的晶界特征分布.结果表明,随着拉伸应变的增加,横向试样和法向试样的Σ3晶界比例显著增加,Σ9+Σ27晶界比例... 详细信息

利用电子背散射衍射(EBSD)技术研究了微米级选区激光熔化制备316L不锈钢横向拉伸试样和法向拉伸试样在8%、18%和28%拉伸应变下的晶界特征分布.结果表明,随着拉伸应变的增加,横向试样和法向试样的Σ3晶界比例显著增加,Σ9+Σ27晶界比例明显降低.Σ3晶界有效隔断了一般大角度晶界的贯通性.通过微矩形截面法对Σ3特殊晶界的共格/非共格特征进行测定,其中,横向试样在18%拉伸应变下以Σ3IC为主,约占60%,而法向拉伸试样在同样条件下以Σ3C为主,约占73%.进一步分析指出,非共格Σ3IC晶界的迁移并与Σ9晶界的汇合是促进拉伸应变过程中Σ3特殊晶界比例升高的原因.

关键词：选区激光熔化 316L 塑性变形 Σ3^(n)晶界

激光选区熔化316L不锈钢凝固特征与微观组织结构

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材料科学与工艺 2023年第4期31卷 24-33页

作者：余晨帆王亚飞赵聪聪刘伟北京空间飞行器总体设计部北京100094 华为技术有限公司广东深圳518129 季华实验室广东佛山528200 清华大学材料学院北京100084

对不同工艺参数下激光选区熔化(Selective laser Melting,SlM)成形316L不锈钢微观组织结构进行表征,研究不同工艺参数下SlM成形316L不锈钢微观组织结构演化规律、单熔化道凝固特性。结果表明,SlM成形316L不锈钢具有跨尺度、非均质凝固... 详细信息

对不同工艺参数下激光选区熔化(Selective laser Melting,SlM)成形316L不锈钢微观组织结构进行表征,研究不同工艺参数下SlM成形316L不锈钢微观组织结构演化规律、单熔化道凝固特性。结果表明,SlM成形316L不锈钢具有跨尺度、非均质凝固组织特征,包括微米尺度柱状晶粒、小角晶界、熔池界面和纳米尺度亚结构。单熔化道的稳定成形是三维块体成形的基础,熔化道稳定性由激光工艺参数与金属粉体物理特性共同决定。不同的激光工艺参数显著影响SlM成形316L不锈钢微观组织结构,通过改变激光参数可实现微观组织结构的调控,在不同的激光逐层旋转角度下,SlM成形316L不锈钢晶粒尺寸随着扫描间距的增大而增大。强制定向热流使得外延生长机制主导凝固晶粒的生长,在不同的激光工艺参数下,沿增材方向的柱状晶粒形貌普遍存在。

关键词：奥氏体钢激光选区熔化 316L 凝固特征微观组织

基于SlM工艺的316L复合成形件结合面的残余应力优化

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应用激光 2022年第8期42卷 61-71页

作者：李忠华李嘉新刘斌蒯泽宙杨志成杨帅中北大学机械工程学院山西太原030051 中北大学材料科学与工程学院山西太原030051

在机加工基体零件上通过选区激光熔化技术成形复杂结构零件时,在界面处容易产生较大的残余应力。利用ANSYS(APDl)建立了基于SlM工艺的复合成形316L不锈钢的单层多道三维瞬态数值模型并与试验结果对照。基于复合成形316L不锈钢的有限元模... 详细信息

在机加工基体零件上通过选区激光熔化技术成形复杂结构零件时,在界面处容易产生较大的残余应力。利用ANSYS(APDl)建立了基于SlM工艺的复合成形316L不锈钢的单层多道三维瞬态数值模型并与试验结果对照。基于复合成形316L不锈钢的有限元模型,研究了复合成形过程中温度场、应力场的分布和演变,分析了预热温度对熔池热行为、应力演变以及残余应力分布的影响。结果表明:随着预热温度的升高,最大冷却速率、熔池边界温度梯度和残余应力均降低。

关键词：选区激光熔化 316L 数值模拟残余应力

选区激光熔化316L不锈钢成形质量与晶粒形貌研究

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激光与红外 2023年第2期53卷 176-184页

作者：陈昌荣马建飞刘亚敏陈笑笑练国富黄旭福建工程学院机械与汽车工程学院福建福州350118 福建工程学院生态环境与城市建设学院福建福州350118 南昌大学先进制造学院江西南昌330031

选区激光熔化零件的性能与工艺参数影响的表面质量和内部缺陷是密切相关的,为了深入了解表面质量和内部缺陷与工艺参数之间的关系,以提高成形质量。通过研究不同激光功率和扫描速度制备的选区激光熔化样品的晶粒形貌、致密度和显微硬度... 详细信息

选区激光熔化零件的性能与工艺参数影响的表面质量和内部缺陷是密切相关的,为了深入了解表面质量和内部缺陷与工艺参数之间的关系,以提高成形质量。通过研究不同激光功率和扫描速度制备的选区激光熔化样品的晶粒形貌、致密度和显微硬度。结果表明,随着激光功率的增大,熔池宽度逐渐增大,熔池轨迹更加清晰连续,致密度和硬度呈先增大后减小的趋势;随着扫描速度的增大,熔池宽度减小,熔池轨迹越来越无规则且不连续,致密度和硬度先增大后减小;选区激光熔化316L不锈钢样品均有奥氏体单相构成,不受激光功率和扫描速度的影响。另外,熔池宽度分别与激光功率、扫描速度符合二次多项式数学关系;xoy平面的晶粒尺寸要略小于yoz平面的晶粒尺寸,晶粒大小的差异导致显微硬度的不同,xoy平面上显微硬度都略大于yoz平面上硬度,产生各向异性;孔洞数量少的致密度相对较大,当致密度达到最大98.74%时,显微硬度也达到最大,xoy平面上硬度为227.5 HV,yoz平面上硬度为210.1 HV。

关键词：选区激光熔化 316L 工艺参数力学性能

Direct ink writing of TiC-316L metal matrix composites with an epoxy resin-absolute ethanol system

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Rare Metals 2021年第3期40卷 590-599页

作者： Tao lin liu-Ping Jin Jia-Yun Yuan Hui-Ping Shao Fu-Cheng Yu Wen-Yuan li Xin-Bo He Xin Deng Institute for Advanced Materials and Technology University of Science and Technology BeijingBeijing 100083China School of Material Science and Engineering Lanzhou University of TechnologyLanzhou 730050China Jihua laboratory Chengye MansionFoshan 528299China School of Electromechanical Engineering Guangdong University of TechnologyGuangzhou 510006China

TiC-316 l metal matrix composites were successfully printed with an epoxy resin-absolute ethanol system by direct ink writing(DIW) process in this study.Microstructure and fracture morphology of the samples were observed by a scanning electron microscope(SEM).Also,the relative density,hardness and transverse rupture strength(TRS) of the sintered samples were tested.The results show that the samples prepared with a new epoxy resin-absolute ethanol system by the DIW process have high solid content of printing slurry,good surface roughness,high relative density and high strength.The solid content of the slurry suitable for DIW was 60 vol%,and the internal diameter of the nozzle was set to 0.4 mm,the printing speed was set to 30 mm·s^(-1),and the layer height was set to 0.36 mm.For the sample with 35 wt% TiC-316 l,the relative density,hardness and TRS of the sintered sample can reach 99.3%,HRA 79.5 and 1438 MPa,respectively.

关键词： DIW MMCs Epoxy resin TiC 316L

模具钢表面激光沉积316L不锈钢的组织转变及差异性

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材料工程 2021年第2期49卷 105-113页

作者：王志国何振丰赵吉宾赵宇辉聂长武张宏伟中国科学院沈阳自动化研究所沈阳110016 中国科学院机器人与智能制造创新研究院沈阳110169 中国科学院大学北京100049 中国科学院金属研究所沈阳110016 泰州鑫玛科技产业发展有限公司江苏泰州225327

为了揭示Cr系注塑模具钢表面采用异种材料沉积过程的组织演变机制,在两种模具钢表面沉积316L不锈钢,利用扫描电镜、电子探针、X射线衍射仪等表征微观组织及硬度特征,并结合熔凝动态过程及Schaeffler相图分析界面及沉积层区组织转变机理... 详细信息

为了揭示Cr系注塑模具钢表面采用异种材料沉积过程的组织演变机制,在两种模具钢表面沉积316L不锈钢,利用扫描电镜、电子探针、X射线衍射仪等表征微观组织及硬度特征,并结合熔凝动态过程及Schaeffler相图分析界面及沉积层区组织转变机理。结果表明:由于基体元素组成及组成相分布的差异,导致在沉积层界面的组织转变呈现明显差异性。高Cr莱氏体钢组织过渡区厚度为200μm,过渡区组织形态和组成相明显区别于沉积层其他区域,碳化物在过渡区经历了先局部聚集性长大、之后枝晶间均匀分布等复杂变化;而P20钢沉积层的组织过渡区厚度小于20μm,组织以枝晶方式生长且与沉积层非过渡区连通,同时枝晶内发现了弥散分布的颗粒状碳化物。在熔池中C,Cr,Ni等元素的动态变化作用下,两种钢沉积层的非过渡区组成相也呈现明显差异,高Cr莱氏体钢和P20钢沉积层的基体相分别为奥氏体相与马氏体相,由此导致其硬度值变化范围分别为295~325HV_(0.2)和500~575HV_(0.2)。

关键词：模具钢激光沉积 316L 界面组织转变

SlM增材制造重熔次数对316L构件表面粗糙度及磨损性能的影响

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中国表面工程 2024年

作者：李强刘送永王庆阳宿州学院机械与电子工程学院中国矿业大学机电工程学院

重熔次数对选择性激光熔化增材制造构件表面粗糙度及耐磨性能有重要影响，研究其影响机理及确定经济重熔次数对发展选择性激光熔化增材制造技术具有重要意义。采用选择性激光熔化增材制造设备制备316L样件，在样件制备过程中分组进行0、... 详细信息

重熔次数对选择性激光熔化增材制造构件表面粗糙度及耐磨性能有重要影响，研究其影响机理及确定经济重熔次数对发展选择性激光熔化增材制造技术具有重要意义。采用选择性激光熔化增材制造设备制备316L样件，在样件制备过程中分组进行0、1、2、3次激光重熔，对不同激光重熔次数下的样件表面利用三维轮廓扫描仪、扫描电子显微镜等进行表征，利用高速往复摩擦磨损试验机对样件进行了摩擦磨损试验，利用电子分析天平测定了磨损前后的质量，对表征及磨损性能进行分析。结果表明：SlM增材制造样件表面粗糙度随重熔次数的增加而逐渐减小，重熔后的平均表面粗糙度Sa、Sq、Sv、Sz值分别从0次重熔(正常打印)的8.437、11.88、82.68、252.2μm降低到了三次重熔的6.18、7.735、37.597、104.36μm，分别降低26.75%、34.89%、54.53%、58.62%；随重熔次数的增加平均摩擦因数逐渐增大，质量磨损量逐步减小；2、3次重熔样件在磨损试验的后半段瞬时最大摩擦因数出现了大于1的情况，这是由于在明显滑动之前出现“接点增长”，接点面积不断增大，致使摩擦力超过正压力。表面粗糙度及摩损性能出现上述变化的原因是每次重熔都会使表面吸附的粉末颗粒及熔接痕进一步融化融陷，直至消失，相邻熔道搭接处的“峰谷”现象得到抑制，孔隙和球化等缺陷逐渐被修复，表面变得更加平整。研究发现不同重熔次数对表面粗糙度和磨损改变的程度不同；定义了经济重熔次数概念，1、2、3次重熔次数对表面粗糙度和摩擦磨损性能综合改变率分别为ζ1=26.61%、ζ2=43.60%、ζ3=23.68%，确定了经济重熔次数为2；根据研究成果，给出了经济重熔次数在矿山机械上的应用实例提出经济重熔次数概念并进行了应用，可为提高增材制造构件表面质量和耐磨性能提供新思路。

关键词： SlM增材制造 316L 重熔次数表面粗糙度质量磨损摩擦因数