摘要
选区激光熔化成形(Selective laser melting，SLM)是利用激光扫描熔化粉末、直接成形三维产品的3D打印技术。SLM工艺过程中所包含的复杂热作用对成形质量产生着直接的影响，本文针对被广泛研究和应用TC4钛合金粉末材料展开选区激光熔化的研究，采用温度场模拟与烧结实验相结合的研究方法，分别对不同工艺参数下薄层试样烧结和由点到线到面再到体的基础成形实验进行了分析。主要工作如下: (1)利用ANSYS软件建立了TC4钛合金粉末SLM温度场的有限元模型，给出了材料热物性参数随温度变化的赋值。 (2)分析了在单层成形工艺参数对温度场分布造成的影响，得到水平面内多行扫描重熔的变化规律;进行薄层试样烧结实验，借助试样截面进行分析，结果表明，在面能量密度为0.9～1.8J/mm2、平均重熔率为18％～38％时能成形出致密薄层试样。 (3)进行了基础烧结成形的实验研究，单行扫描中分析了熔道成形规律，在线能量密度0.07～0.22J/mm时得到连续且线宽相对均匀的熔道，其中熔宽82.0～244.5μm、熔高21.5～33.5μm、熔深5.4～36.8μm;单层烧结实验中分析了不同平均重熔率和面能量密度下熔结表面状况，结果表明，平均重熔率较小会造成较大的表面高度差，过大会产生裂纹，平均重熔率18％～50％和面能量密度1.2～3.6J/mm2时能获得较为平整的熔结表面。 (4)最后进行了平均重熔率为14.5％～45.6％的多层试样烧结，表面硬度达到396～421HBW，完成了TC4粉末三维薄壁件初步成形实验和分析。 本文基于选区激光熔化过程中的热行为，结合数值模拟和实验研究，以平均重熔率为指导进行工艺优化的分析，为进一步的SLM成形研究提供基础和参考。
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