304L奥氏体不锈钢SLM成形相对密度优化研究

沈丽丽，马高峰，李嘉琪，申童威，赵 伟

（福州大学 至诚学院，福建 福州 350002）

0 引 言

选择性激光融化（selective laser melting，SLM）成形技术是3D打印成形技术中最具潜力的技术之一，该技术能满足产品个性化需求，能成形传统方法很难成形或无法成形的复杂零件，具有工艺简单、周期短、节约材料和成本等优点，且制造的零件综合力学性能优良[1,2]。目前，SLM已被广泛地研究应用于铁基、铝基、钛基、钴基、铜基及镍基等材料[3-5]。铁基材料中，不锈钢因其性能优良已成为SLM加工的重要材料，但目前研究主要集中在316L奥氏体不锈钢[6,7]，对304L奥氏体不锈钢的研究相对较少，以下采用气雾化法制备了304L奥氏体不锈钢粉末，选取不同工艺参数成形试样，探究了激光功率、扫描速度、扫描宽度和激光能量密度对试样相对密度的影响，为304L奥氏体不锈钢SLM工艺参数的选取提供参考。

1 试验材料和方法

气雾化法制备304L奥氏体不锈钢粉末，其化学成分及含量如表1所示。粉末粒径为D10=12.34 μm，D50=31.65 μm，D90=56.64 μm，粉末SEM形貌如图1所示。

表1 304L奥氏体不锈钢化学成分及含量 质量分数

图1 粉末SEM形貌

为探究激光功率、扫描速度、扫描宽度和激光能量密度对零件相对密度的影响，设计3因素4水平的正交试验表，如表2所示，其中激光功率60～90 W，扫描速度500～800 mm/s，扫描宽度0.07～0.10 mm，铺粉厚度固定不变为25 μm。试验采用SLM成形试验机。成形试验机最大激光功率为100 W，最大成形体积为105 mm×105 mm×100 mm，为保证机器正常工作，成形中采用氩气进行保护，成形室氧含量小于0.1%。成形过程采用相邻两层旋转67°的扫描策略进行零件成形，制成尺寸为8 mm×8 mm×8 mm的颗粒试样。……