选区激光熔化成形Fe-Mn-Cr-Ni中熵合金的微裂纹形成机理及成形质量调控

研究了Fe-Mn-Cr-Ni 中熵合金在选区激光熔化(SLM)制备中的微裂纹形成机理,并通过优化单道、块体成形试验中激光功率(P)和扫描速度(v),以激光能量密度为评估参数,调控微裂纹形成从而提升成形质量.结果表明:微裂纹可分为微孔聚集性裂纹和热裂纹两类,其中微孔聚集性裂纹与孔隙引发的应力集中有关,热裂纹是由于Mn 元素偏析及热应力所引起的.通过减少孔隙形成和控制能量输入可抑制微裂纹形成.随着线能量密度(EL)的增加,单道表面形貌先变优后变差,熔池尺寸逐渐增大,熔池模式由传导向过渡再向匙孔模式转变.当EL为0.29～0.40 J/mm 时,单道整体形态和熔池尺寸可满足致密块体成形要求.较高体能量密度(Ev)下微孔聚集性裂纹和热裂纹均会存在,较低Ev 下以微孔聚集性裂纹为主,提高Ev 有助于优化块体表面质量,而块体试样的相对密度随Ev的增加先上升后下降.在优化的Ev=65.10 J/mm3(P=175 W,v=640 mm/s)下,块体试样的内部微裂纹得到有效抑制,表面质量优异,相对密度可达99.71％.