Nb521合金电子束选区熔化及组织结构与力学性能
发布时间：2021-05-16 09:56
Nb521合金作为新一代的高温难熔Nb合金,具有高温力学性能优异、高熔点、低密度及可塑性好等优势,在航空航天领域占据重要地位。然而,随着人们对高温难熔材料复杂构件需求的增大,加之Nb521合金熔点高且高温易氧化,其制备成为制约发展的主要问题。而电子束选区熔化增材制造技术（EBSM）因拥有粉末成材的特性及高能量电子束与真空无污染的环境能同时解决上述问题。目前,关于Nb521合金的EBSM相关研究较少,仍有许多科学问题和技术问题有待研究,故本文采用EBSM方法制备Nb521合金,并进行深入研究。本文前期对EBSM工艺所需的Nb521合金粉末的微观形貌、组织特征及硬度进行系统研究,并采用COMSOL Multiphysics有限元模拟软件对不同尺寸粉末制备过程温度场进行模拟,阐明冷却速度与凝固组织变化规律。通过ABAQUS有限元软件对Nb521合金EBSM过程热历史变化进行温度场模拟,同时对Nb521打印成形件的形貌和微观结构特征以及力学性能进行研究,结合模拟结果阐明打印过程成形机理。采用等离子体雾化制粉设备制备Nb521合金粉末。借助X射线衍射仪（XRD）、金相显微镜（OM）、扫描电子显微...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 课题背景及研究的目的和意义
1.2 Nb合金的分类与发展
1.3 Nb-W系合金的制备方法
1.3.1 真空非自耗电弧熔炼
1.3.2 化学气相沉积(CVD)技术
1.3.3 粉末冶金技术
1.4 电子束选区熔化增材制造技术特点及优势
1.5 电子束选区熔化增材制造的研究发展现状
1.5.1 电子束选区熔化工艺研究进展
1.5.2 电子束选区熔化技术对于成形材料、组织与性能的研究现状
1.6 论文的主要研究内容
第2章 样品制备及研究方法
2.1 样品制备
2.1.1 原料选用
2.1.2 Nb521 合金EBSM增材制造
2.2 测试与分析方法
2.2.1 X射线衍射分析
2.2.2 光学显微分析
2.2.3 合金密度测试
2.2.4 比热容和热导率测试
2.2.5 硬度测试
2.2.6 扫描电子显微镜分析
2.2.7 透射电子显微镜分析
2.2.8 拉伸力学性能测试分析
2.2.9 纳米压痕测试分析
第3章 Nb521 合金粉末结构及性能研究
3.1 引言
3.2 Nb521 合金粉末的基础性能检测
3.2.1 Nb521 合金粉末
3.2.2 Nb521 合金粉末粒度分布
3.3 Nb521 合金粉末的冷却速度计算
3.4 Nb521 合金粉末气雾化过程数值模拟
3.5 Nb521 合金粉末的凝固组织及相组成
3.5.1 OM结果分析
3.5.2 SEM结果分析
3.5.3 XRD结果分析
3.6 不同尺寸Nb521 粉末颗粒的纳米硬度
3.7 本章小结
第4章 EBSM制备Nb521 合金的组织及性能分析
4.1 引言
4.2 温度场模拟
4.2.1 温度场模型的建立
4.2.2 网格划分与热源模型
4.2.3 初始条件和边界条件
4.2.4 热物性参数
4.2.5 温度场模拟结果
4.3 Nb521 合金EBSM成形件微观结构
4.3.1 Nb521 合金成形件切割方式
4.3.2 Nb521 合金EBSM试样显微组织表征
4.4 Nb521 合金析出相成分分析
4.4.1 XRD结果分析
4.4.2 TEM结果分析
4.4.3 析出相形成机理分析
4.5 Nb521 合金力学性能测试分析
4.5.1 拉伸性能测试分析
4.5.2 维氏硬度分析
4.5.3 Nb521 合金纳米压痕测试分析
4.6 本章小结
结论
参考文献
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]电子束选区熔化成形Ti6Al4V和316L不锈钢叶轮体微观组织和力学性能的研究[J]. 周斌,张婷,林峰,郭超,蔡振铭,孔啸. 稀有金属材料与工程. 2018(01)
[2]碳球的研究与应用进展[J]. 谭一飞. 广东化工. 2017(18)
[3]电子束选区熔化增材制造技术研究进展[J]. 郭超,张平平,林峰. 工业技术创新. 2017(04)
[4]增材制造技术在航天制造领域的应用及发展[J]. 李海涛,谢书凯,张亮,王久东,奚斌. 中国航天. 2017(01)
[5]一种面向航天器发动机的新型铌钨合金制备及其抗氧化涂层设计[J]. 周小军,赵刚,田进鹏. 空间科学学报. 2016(01)
[6]Marine Structures: Future Trends and the Role of Universities[J]. Preben Terndrup Pedersen. Engineering. 2015(01)
[7]射频等离子体制备球形铌粉[J]. 王建军,郝俊杰,郭志猛,王玉明. 粉末冶金材料科学与工程. 2014(03)
[8]放电等离子烧结制备羟基磷灰石类生物材料的研究进展[J]. 唐旭,张磊,张玉勤,孟增东,刘伟,雷云坤,李蕾,谢辉,王成建. 材料导报. 2014(09)
[9]高性能金属构件增材制造技术 开启国防制造新篇章[J]. 王华明. 国防制造技术. 2013(03)
[10]钨铜板材的研究现状与发展[J]. 张辉,陈文革. 材料导报. 2012(15)
博士论文
[1]粉末冶金制备Nb-W难熔合金的高温氧化与压缩变形行为[D]. 李柏茹.哈尔滨工业大学 2013
硕士论文
[1]异种块体非晶合金的液—固连接行为[D]. 郭帅.哈尔滨工业大学 2018
[2]电子束3D打印铺粉系统及不锈钢粉末成形工艺研究[D]. 王超宁.南京理工大学 2016
[3]熔铸锆刚玉材料冷却过程模拟研究[D]. 袁斐.郑州大学 2013
[4]K465镍基高温合金沉积NiCrAlY涂层抗高温氧化性能研究[D]. 马飞.哈尔滨工程大学 2012
[5]SiCp（Cu）/Fe复合材料的制备工艺和性能研究[D]. 鲍可.郑州大学 2011
[6]Nb-Cr系多元合金的微观组织及性能研究[D]. 张明军.西北工业大学 2007
[7]难熔金属（V、Nb、W）低指数表面熔化的分子动力学模拟研究[D]. 阳喜元.湖南大学 2005
本文编号：3189485
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 课题背景及研究的目的和意义
1.2 Nb合金的分类与发展
1.3 Nb-W系合金的制备方法
1.3.1 真空非自耗电弧熔炼
1.3.2 化学气相沉积(CVD)技术
1.3.3 粉末冶金技术
1.4 电子束选区熔化增材制造技术特点及优势
1.5 电子束选区熔化增材制造的研究发展现状
1.5.1 电子束选区熔化工艺研究进展
1.5.2 电子束选区熔化技术对于成形材料、组织与性能的研究现状
1.6 论文的主要研究内容
第2章 样品制备及研究方法
2.1 样品制备
2.1.1 原料选用
2.1.2 Nb521 合金EBSM增材制造
2.2 测试与分析方法
2.2.1 X射线衍射分析
2.2.2 光学显微分析
2.2.3 合金密度测试
2.2.4 比热容和热导率测试
2.2.5 硬度测试
2.2.6 扫描电子显微镜分析
2.2.7 透射电子显微镜分析
2.2.8 拉伸力学性能测试分析
2.2.9 纳米压痕测试分析
第3章 Nb521 合金粉末结构及性能研究
3.1 引言
3.2 Nb521 合金粉末的基础性能检测
3.2.1 Nb521 合金粉末
3.2.2 Nb521 合金粉末粒度分布
3.3 Nb521 合金粉末的冷却速度计算
3.4 Nb521 合金粉末气雾化过程数值模拟
3.5 Nb521 合金粉末的凝固组织及相组成
3.5.1 OM结果分析
3.5.2 SEM结果分析
3.5.3 XRD结果分析
3.6 不同尺寸Nb521 粉末颗粒的纳米硬度
3.7 本章小结
第4章 EBSM制备Nb521 合金的组织及性能分析
4.1 引言
4.2 温度场模拟
4.2.1 温度场模型的建立
4.2.2 网格划分与热源模型
4.2.3 初始条件和边界条件
4.2.4 热物性参数
4.2.5 温度场模拟结果
4.3 Nb521 合金EBSM成形件微观结构
4.3.1 Nb521 合金成形件切割方式
4.3.2 Nb521 合金EBSM试样显微组织表征
4.4 Nb521 合金析出相成分分析
4.4.1 XRD结果分析
4.4.2 TEM结果分析
4.4.3 析出相形成机理分析
4.5 Nb521 合金力学性能测试分析
4.5.1 拉伸性能测试分析
4.5.2 维氏硬度分析
4.5.3 Nb521 合金纳米压痕测试分析
4.6 本章小结
结论
参考文献
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]电子束选区熔化成形Ti6Al4V和316L不锈钢叶轮体微观组织和力学性能的研究[J]. 周斌,张婷,林峰,郭超,蔡振铭,孔啸. 稀有金属材料与工程. 2018(01)
[2]碳球的研究与应用进展[J]. 谭一飞. 广东化工. 2017(18)
[3]电子束选区熔化增材制造技术研究进展[J]. 郭超,张平平,林峰. 工业技术创新. 2017(04)
[4]增材制造技术在航天制造领域的应用及发展[J]. 李海涛,谢书凯,张亮,王久东,奚斌. 中国航天. 2017(01)
[5]一种面向航天器发动机的新型铌钨合金制备及其抗氧化涂层设计[J]. 周小军,赵刚,田进鹏. 空间科学学报. 2016(01)
[6]Marine Structures: Future Trends and the Role of Universities[J]. Preben Terndrup Pedersen. Engineering. 2015(01)
[7]射频等离子体制备球形铌粉[J]. 王建军,郝俊杰,郭志猛,王玉明. 粉末冶金材料科学与工程. 2014(03)
[8]放电等离子烧结制备羟基磷灰石类生物材料的研究进展[J]. 唐旭,张磊,张玉勤,孟增东,刘伟,雷云坤,李蕾,谢辉,王成建. 材料导报. 2014(09)
[9]高性能金属构件增材制造技术 开启国防制造新篇章[J]. 王华明. 国防制造技术. 2013(03)
[10]钨铜板材的研究现状与发展[J]. 张辉,陈文革. 材料导报. 2012(15)
博士论文
[1]粉末冶金制备Nb-W难熔合金的高温氧化与压缩变形行为[D]. 李柏茹.哈尔滨工业大学 2013
硕士论文
[1]异种块体非晶合金的液—固连接行为[D]. 郭帅.哈尔滨工业大学 2018
[2]电子束3D打印铺粉系统及不锈钢粉末成形工艺研究[D]. 王超宁.南京理工大学 2016
[3]熔铸锆刚玉材料冷却过程模拟研究[D]. 袁斐.郑州大学 2013
[4]K465镍基高温合金沉积NiCrAlY涂层抗高温氧化性能研究[D]. 马飞.哈尔滨工程大学 2012
[5]SiCp（Cu）/Fe复合材料的制备工艺和性能研究[D]. 鲍可.郑州大学 2011
[6]Nb-Cr系多元合金的微观组织及性能研究[D]. 张明军.西北工业大学 2007
[7]难熔金属（V、Nb、W）低指数表面熔化的分子动力学模拟研究[D]. 阳喜元.湖南大学 2005
本文编号：3189485
本文链接：https://www.wllwen.com/guanlilunwen/gongchengguanli/3189485.html
