[发明专利]微米级选区激光熔化成形的316L不锈钢及其制备方法

说明书

本发明公开一种微米级选区激光熔化成形的316L不锈钢及制备方法，属于智能制造技术领域，是采用微米级选区激光熔化技术制成，制备过程中均采用条带扫描加旋转的策略，其中条带宽度为0‑10mm，逐层旋转角度为10‑90°。所述的微米级选区激光熔化技术所采用的工艺条件为：激光功率10‑100W，激光光斑直径为10‑35μm，激光扫描速度为100‑2000mm/s；激光光斑间距为10‑100μm；铺粉层厚为5‑20μm。本发明微米级选区激光熔化采用超细金属粉末和超小光斑直径，实现对不同金属材料的微米级超高精度3D打印，解决了目前选区激光熔化技术打印行业最大的难题—精度低、表面粗糙度高。

技术领域

本发明涉及智能制造技术领域，特别涉及一种微米级选区激光熔化成形的316L不锈钢及其制备方法。

背景技术

金属粉末床选区激光熔化技术（Selective laser melting）可以在不受传统制造技术设计限制情况下，制备具有复杂几何形状的金属零部件，常被应用于航天、能源、通讯等高端制造领域。

316L不锈钢是一种奥氏体不锈钢材料，其成分中含有一定的Cr、Ni元素，与常规的铬-镍奥氏体如304合金相比，具有更好的抗一般腐蚀及点腐蚀、裂隙腐蚀性的特性，具有良好的塑性和耐磨性，被广泛应用于诸多行业中，如航空发动机与飞机结构件、医疗设备与医疗植入物、汽车工业等。

随着不同领域制造行业的不断发展，工程上所需零部件的形状与结构日趋复杂，采用传统的机械加工方法难以满足复杂零部件的制造要求。所以研发新的制造技术已成为如今热点之一。金属粉末床选区激光熔化成形技术是一种可以快速成形金属零部件的增材制造技术，采用此种技术可以实现按照数字模型切片信息进行逐层扫描成形的效果。近年来，随着选区激光熔化技术的发展，对最终成形零部件的效果提出了更高的要求，如更高的成形精度、更低的表面粗糙度已经更加优异的力学性能等指标。所以微米级选区激光熔化技术被成功开发出来，微米级选区激光熔化技术采用更加精细的激光束、粒度更加细小的金属粉末、以及独特的聚焦技术实现精准成形金属零部件的要求。

目前常规选区激光熔化技术所使用的激光光斑直径范围通常为70-120µm、所使用金属粉末的粒度范围为15-53µm、铺粉层厚范围为30-40µm。在这种情况下所成形的零部件最小尺寸为100-200µm，并且成形尺寸误差大，无法实现精密零部件的成形需求。

发明内容

本发明提供一种微米级选区激光熔化成形的316L不锈钢及其制备方法，解决现有的解决了目前选区激光熔化技术打印行业最大的难题—精度低、表面粗糙度高的问题。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：

一种微米级选区激光熔化成形的316L不锈钢，是采用微米级选区激光熔化技术制成，制备过程中均采用条带扫描加旋转的策略，其中条带宽度为0-10mm，逐层旋转角度为10-90°。

一种微米级选区激光熔化成形的316L不锈钢的制备方法，所述的微米级选区激光熔化技术所采用的工艺条件为：激光功率10-100W，激光光斑直径为10-35μm，激光扫描速度为100-2000mm/s；激光光斑间距为10-100μm；铺粉层厚为5-20μm。

其中，所述的微米级选区激光熔化技术所采用的工艺条件为：激光功率为30-40W，光斑直径为20-25μm，激光扫描速度为800-1200 mm/s；激光光斑间距为30-50 μm；铺粉层厚为5-15μm。

其中，微米级选区激光熔化技术所采用的粉末原材料为采用原子气雾化方法制备的预合金316L粉末，其中粉末粒径分布在5- 45 μm，多数粉末粒径集中在15 μm。

其中，所述预合金316L粉末在使用前要经过80-120℃真空干燥除杂处理5-10h；预合金316L粉末的D90＜20μm，含氧量＜200ppm