TY - THES ID - 3256734 TI - Selective laser sintering / melting of iron-based powders. AU - Rombouts, Marleen AU - Vleugels, Jozef. AU - Haegemans, Anny AU - Lauwers, Bert. AU - Verlinden, Albert AU - Kruth, Jean-Pierre. AU - Meijer, Johan AU - Van Humbeeck, Jan. AU - Froyen, Ludo. AU - K.U.Leuven. Faculteit Ingenieurswetenschappen. Departement Metaalkunde en toegepaste materiaalkunde (MTM) PY - 2006 SN - 9056827316 PB - Leuven K.U.Leuven. Faculteit Ingenieurswetenschappen DB - UniCat KW - Academic collection KW - 669 KW - Metallurgy KW - Theses KW - 669 Metallurgy UR - https://www.unicat.be/uniCat?func=search&query=sysid:3256734 AB - Door selectief laser sinteren / smelten (SLS/SLM) van Fe – Cu – Fe3+xP – Ni poeder werd de performantie van de beschikbare machines voor de productie van ijzergebaseerde objecten met hoge dichtheid geëvalueerd. Een tweede deel van deze studie handelt over het effect van procesparameters, legeringelementen (C, Si, Ti en Cu) en zuurstof op het gedrag van Fe tijdens selectief laser smelten (SLM). In gepulste laser mode en bij een hoge laserintensiteit veroorzaakt verdamping van het materiaal een druk op het oppervlak van het smeltbad. Deze druk verbetert bij gematigde waarden de verdichting tijdens SLM. Voorwerpen met een dichtheid tot 95% werden geproduceerd uitgaande van Fe – Cu – Fe3+xP – Ni, Fe en Fe – C (0.2 –0.8 gew%) poeders. De stabiliteit van een ijzergebaseerd smeltbad tijdens SLM op een poederbed wordt in continue laser mode bepaald door de scansnelheid, het zuurstofgehalte in de atmosfeer en de aanwezige legeringelementen. Deze afhankelijkheid wordt hoofdzakelijk verklaard door het effect van deze factoren op de lengte tot diameter verhouding van het smeltbad en op de kinetica van Rayleigh instabiliteit. Een correlatie tussen enerzijds de oppervlaktemorfologie en de porositeit van driedimensionale stukken en anderzijds het effect van proces- en materiaalparameters op de fysische fenomenen die optreden tijdens SLM wordt voorgesteld. Er werd vastgesteld dat de warmtevrijgave als gevolg van oxidatie van Fe of van legeringelementen zoals C, Si of Ti in vele gevallen het gedrag van ijzergebaseerde poeders tijdens SLM bepaalt. Selective laser sintering/melting (SLS/SLM) of Fe – Cu – Fe3+xP – Ni powder is performed to evaluate the feasibility to manufacture iron-based parts with a high density. A second part focuses on the effect of process parameters, alloying elements (C, Si, Ti and Cu) and oxygen on the behaviour of Fe during selective laser melting (SLM). In pulsed laser mode at high energy intensities strong evaporation of the material induces a recoil pressure that acts on the melt pool, facilitating the densification at intermediate pressure values. Parts with a density of up to 95% are produced from Fe – Cu – Fe3+xP – Ni, Fe and Fe – C (0.2 – 0.8 wt% C) powders. The stability of an iron-based melt pool created during SLM in continuous laser mode on top of a loose powder bed is largely affected by the scan speed, the oxygen content in the atmosphere and alloying elements. This is mainly explained in terms of their effect on the aspect ratio of the melt pool and on the kinetics of Rayleigh instability. A correlation between the surface morphology and porosity of three-dimensional parts on the one hand and the effect of process and material parameters on the physical phenomena during SLM on the other hand is proposed. The heat release during oxidation of Fe or of alloying elements such as C, Si or Ti has a large impact on the quality of a part after SLM. Het produceren van een metallisch stuk gaat bijna steeds gepaard met machinale bewerkingen die materiaal lokaal wegnemen, zoals boren of frezen. Bij ‘Rapid Prototyping’ (RP) processen echter wordt op een additieve manier een stuk geproduceerd door opeenvolgend lagen materiaal laag na laag met elkaar te verbinden. Dit biedt talrijke voordelen zoals ondermeer een relatief korte productietijd en de mogelijkheid om objecten met zeer complexe vorm te vervaardigen. ‘Selectief laser sinteren en smelten’, het op één na meest gebruikte RP proces, is in deze thesis onderzocht. In dit proces bestraalt een bewegende laser het oppervlak van een poeder bed volgens een gedefinieerd patroon. De laserstraal zorgt ervoor dat de fijne poederdeeltjes opwarmen, waardoor de deeltjes zich aan elkaar hechten en aan het materiaal onder de poederlaag. Nadat de laag afgewerkt is, wordt een nieuwe laag poeder op de vorige aangebracht en herhaalt het proces zich tot het uiteindelijke object bekomen wordt. Om een stuk met hoge sterkte en lage porositeit te bekomen wordt het bestraalde poeder volledig of toch in grote mate gesmolten. Het onderzoek in deze thesis heeft zich toegespitst op ijzergebaseerde poederdeeltjes. Er is meer inzicht verkregen in welke fysische processen het gedrag van het materiaal tijdens het proces en de kwaliteit van het finale object bepalen. Het onderzoek omvat zowel experimenten als modellering van het warmtetransport in het poederbed tijdens laserbestraling. ER -