【摘 要】
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高铁制动盘对于保证高铁安全运行具有重要作用,因此对制动盘的形状结构和综合性能提出了较高的要求,传统的制造方式无法满足高铁制动盘的制备需求。直接激光沉积技术作为一种新型的制备技术,可以用于制备形状复杂的零件,在制动盘的制造领域受到了国内外的广泛关注。然而直接激光沉积过程是一个复杂的非平衡冶金过程,沉积过程中温度变化剧烈,熔池的凝固速率极大,因此容易在零件内部出现各种难以预测的冶金缺陷,这些缺陷对材料
【基金项目】
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国家重点研发计划项目（2016YFB1100201）； 绿色制造系统集成项目（2017）； 沈阳未来新产业技术研发项目（18-004-2-26）； 沈阳“双百计划”重大科技成果转化示范工程（2019）；
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高铁制动盘对于保证高铁安全运行具有重要作用,因此对制动盘的形状结构和综合性能提出了较高的要求,传统的制造方式无法满足高铁制动盘的制备需求。直接激光沉积技术作为一种新型的制备技术,可以用于制备形状复杂的零件,在制动盘的制造领域受到了国内外的广泛关注。然而直接激光沉积过程是一个复杂的非平衡冶金过程,沉积过程中温度变化剧烈,熔池的凝固速率极大,因此容易在零件内部出现各种难以预测的冶金缺陷,这些缺陷对材料的性能有着重大影响,会导致材料性能大大降低,甚至会引起材料失效报废。因此,研究直接激光沉积过程中典型缺陷的形成机理及其对材料性能的影响具有重要意义,它为提高材料性能、制备无缺陷零件奠定了理论基础。本文使用YLS-I000 W光纤激光器,通过直接激光沉积方式制备了不同工艺参数和不同层数的24CrNiMoY合金钢样品。在样品中发现了未熔合（lack-of-fusion）缺陷和裂纹缺陷,采用SEM,TEM,EBSD,OM,XRD等测试方法,研究了工艺参数与这两种缺陷之间的关系,建立了未熔合缺陷和裂纹缺陷的形成机理,并进一步分析了它们对材料力学性能的影响。研究结果表明:当激光功率为600 W时,能量输入较低,熔池获得的能量不足,导致固液相的润湿性较差,各沉积层之间重熔深度不足,熔池参数不能满足完全重熔公式,在样品中产生LOF缺陷。当激光功率为700 W时,能量输入过高,合金钢中较大的热应力会导致样品中的液膜、夹杂和固相沉积层发生开裂,在样品中产生裂纹。未熔合和裂纹缺陷的存在会导致合金钢样品力学性能的降低。当激光功率为650 W时,能量输入和热应力大小适中,制备出没有LOF和裂纹缺陷且力学性能良好的样品。此时样品的致密度达到99%,平均显微硬度为386 HV0.2,抗拉强度为788 MPa,屈服强度为699 MPa,延伸率为9.1%,磨损量为0.2 × 10-3g。
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