选区激光熔化AlCoCrFeNi_2.1温度场数值模拟与实验

摘要

采用ABAQUS软件建立了选区激光熔化（Selective laser melting,SLM）成形AlCoCrFeNi_2.1共晶高熵合金的有限元模型，利用DFLUX子程序编译实现高斯热源移动.研究了不同工艺参数下熔池尺寸、温度变化和液相时间对温度场、显微组织和力学性能的影响.通过模拟SLM成形过程中熔池的尺寸与形貌，得到不同工艺参数条件下制备AlCoCrFeNi_2.1共晶高熵合金的熔池温度场的变化规律.此外，基于实验研究了试样的微观组织并对其力学性能进行测试，验证了数值模拟的可靠性.研究结果表明：熔池最高温度与熔池尺寸随激光功率增大而增大，随扫描速度增大而减小；熔池冷却速率随激光功率和扫描速度增大均增大.当激光功率为350 W，扫描速度为850 mm·s^-1，扫描间距为100μm，粉层厚度为30μm时，熔池宽度138μm，深度61μm，宽深比为2.26，获得的试样致密度最高为99.7%，显微硬度和抗拉强度分别达到398.08 HV与1529.5 MPa，综合力学性能最佳.

关键词

共晶高熵合金 / 选区激光熔化 / 温度场 / 工艺参数 / 数值模拟

基金资助

广东省基础与应用基础研究基金区域联合基金资助项目（2022A1515140003）; 国家重点研发计划资助项目（2022YFA1403504）