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激光熔凝仿生表面加工技术的出现,有效的解决了合金钢零部件的磨损和疲劳问题。以往研究表明通过激光仿生加工技术,使得某种合金钢材料达到最优抗磨损或抗疲劳性能时,都对应着一个最优的激光参数。最优激光加工参数的标准一般是能够使得单元体的硬度较大,深度较深,且加工出的仿生试样的表面粗糙度不能过大而影响其在工业中的应用。因此选择合适激光加工参数获得满足要求的单元体特征量和力学性能是激光熔凝仿生加工技术的关键。但合金钢材料种类繁多,服役环境各不相同,孤立的对某一种合金钢材料的激光仿生改性技术研究,费时费力,影响激光仿生技术的实际生产的需求,在很大程度上制约激光仿生加工技术的发展。因此目前急需解决的问题是:给出某种合金钢材料,能否根据其材料组成就能找出在此成分下的合金钢材料达到最优目标性能时所对应的激光加工参数。所以有必要研究材料成分-激光加工参数-目标性能三者之间的影响规律,研究合金钢成分组成对激光熔凝仿生处理的响应,为不同种类合金钢材料的激光仿生加工应用提供理论指导。本文选择工业生产中常用40Cr,40CrNiMo,5CrNiMo,B2,H13五种不同的合金钢材料作为研究对象,借助耦合仿生学的思想,利用激光熔凝加工技术在其表面加工出条纹状单元体结构。对比分析了不同成分组成的合金钢材料经激光熔凝加工后,其单元体特征量,组织和硬度的差异,研究成分对激光熔凝仿生处理后单元体特征量及硬度的响应。其次分析了不同成分组成的合金钢对激光熔凝仿生处理后磨损性能和疲劳性能的响应,最后研究了在一定激光加工参数范围内,不同成分组成的合金钢在最优抗磨损性能下,合金钢材料成分随激光加工参数的变化规律。研究表明:激光峰值功率密度和材料成分组成对单元体的特征量都有影响,在不同激光峰值功率密度下,随着激光峰值功率密度的增大,五种合金钢材料的单元体横截面深度增大,单元体表面粗糙度也在增大,而在相同的激光峰值功率密度下,单元体深度随着碳当量的增大而增大,表面粗糙度随碳当量的增大而减小。在相同激光峰值功率密度下,激光熔凝处理后的单元体组织同基体组织具有很大的差异,5种不同成分的合金钢单元体组织都有马氏体,奥氏体和碳化物组成,且随着碳当量的增大,单元体晶粒细化程度提高。单元体硬度也随着碳当量增大而增大。经激光熔凝仿生处理后的5种合金钢材料的抗磨损性能和抗热疲劳性能都得到了提升。且随着碳当量的增加,试样的耐磨性和热疲劳性也在增加。单元体显微硬度的增加,有利于提升材料的抗磨损性能和抗热疲劳性能。其中5种仿生试样的抗磨损提高程度:40Cr(42.3%)>40CrNiMo(34.6%)>5CrNiMo(26.8%)>B2(25.4%>H13(19.89%)。