摘要：进行激光熔化沉积成形GH163高温合金粉末条状试样实验，实验研究了激光脉宽、激光重复频率、扫描速度、送粉速率四个工艺参数对条状试样熔宽和熔高的影响。试验后发现，脉宽和频率对最终试样的熔宽和熔高都没有太大明显的影响。送粉速率对熔宽没有显著影响，但对熔高的影响很大，随着送粉速率的提高，成形试样的熔高显著增大。随着扫描速度的增大，熔宽和熔高均呈减小的趋势。
关键词：激光熔化沉积；脉宽；高温合金
Basicresearchofhightemperaturealloypowderlasermeltingdeposition
YangGuozhi，ZhangHaiou,WangGuilan,CaoBiao
(HuazhongUniversityofScienceandTechnology,Wuhan,430074,China)
Abstract:DoexperimentsofGH163hightemperaturealloypowderlasermeltingdeposition.Thispaperresearcheshowtoinfluencelengthandwidthofdepositlayerwhenchanginglaserpulsewidth、laserrepetitivefrequency、powderfeedingrateandlaserscanningvelocity.Afterexperiment,itisfoundthatlaserpulsewidthandlaserrepetitivefrequencyhavenoobviousinfluencetobothwidthandheight,powderfeedingratehasnoobviousinfluencetowidthbutgreatinfluencetoheight,whenincreasingpowderfeedingrate,heightgetslarger,whenincreasingscanningvelocity,bothwidthandheightgetsless.
Keywords：Lasermeltingdeposition;pulsewidth;hightemperaturealloy

前言
　　1979年美国联合技术研究中心（UnitedTechnologiesCorporation，UTC）利用高能束沉积多层金属来获得大体积金属零件，开了金属零件激光直接快速成形技术研究的先河[1]。20世纪90年代中期，UTC与美国桑地亚国家实验室（SandiaNationalLaboratories）合作开发了使用Nd：YAG固体激光器和同步粉末输送系统的全新理念的激光工程化净成形技术（LaserEngineeredNetShaping，LENS），成功地把同步送粉激光熔覆技术和选择性激光烧结技术融合成先进的激光直接快速成形技术，使快速原型技术进入了激光近形制造的崭新阶段[2]。国内相关研究起步较晚，1997年，西北工业大学凝固技术国家重点实验室以及北京航空航天大学联合获得航空基金重点项目的资助，开展了基于LENS原理的金属材料激光直接成形技术研究，建立了激光直接快速成形工艺系统。在建立系统的同时，针对镍基高温合金、不锈钢、钛合金等材料的成形工艺特性进行了大量的工艺实验．对不同工艺参数对成形特性的影响有了清楚、深入的认识[3]。激光熔覆的快速凝固特征使得制造出的金属零件具有均匀细密的枝晶组织[4]。诸多相关报道层出不穷，但鲜有对激光熔化沉积成形件形状特征的相关研究的报道，本文将在这方面进行初步探讨。
1实验方法与条件
1.1实验方法
　　在快速原型技术的基础上发展起来的激光直接成形技术也即激光熔化沉积成形技术，是利用高能激光束局部熔化金属表面形成熔池，同时将金属材料送入熔池而形成与基体金属冶金结合且稀释率很低的金属层，加工过程中采用数控系统控制工作台给定的路线往复扫描，便可在沉积基板上逐线、逐层地熔覆堆积直至形成所需形状的功能性三维金属实体零件，其实质是计算机控制下的三维激光熔覆(图1)。
　　本研究采用300瓦YAG固体激光器对GH163高温镍基合金粉末进行激光熔化沉积成形试验，研究了脉冲宽度、重复频率、送粉速率、扫描速度四个工艺参数与单层沉积层的熔宽和熔高的关系，实验工艺参数设定见表1。
　　图1激光熔化沉积成形技术的系统组成
Fig.1Systemcompositionofpowderlasermeltingdeposition
　　试验过程（图2）为：设计好待成形零件的每一层扫描轨迹，编制好相应的数控程序；扫描路径沿X轴往返扫描。在每沉积完一层之后，数控工作台沿Z轴下降一个距离△Z，再沉积下一层材料。△Z的数值与设定的每层沉积层厚度相同。为方便尺寸测量，每组工艺参数下均熔积两层。用游标卡尺在每条试样的首尾及中间三处测量每处的宽度和高度最后取平均值，得到最后试样的熔宽和熔高。