铝基材料选区激光熔化成形润湿行为及其调控
发布时间：2021-08-16 16:17
论文采用Al-12Si粉末进行选区激光熔化（SLM）成形单道及块体试样,研究了不同工艺参数对Al-12Si试样润湿性的调控,探讨了对材料内部显微组织和力学性能的影响机制。采用SLM加工技术研究了基底的表面形貌对下一层粉末铺展及单道成形的影响。研究发现,随块体表面粗糙度（Top Ra）的增加,单道形成了规则、扩展、颈缩、球化的不同形貌。通过对单道与已凝固层的润湿角及横截面的几何尺寸的分析,揭示了不同的凝固环境下熔融金属不同的润湿性及流动行为。通过对不同激光加工参数成形的Al-12Si试样进行研究,探讨了激光扫描速度对熔融金属润湿性及试样成形的影响。研究发现,扫描速度过低时,激光能量密度过大,产生过烧现象,显微组织粗化,显微硬度和摩擦磨损性能较低。扫描速度过高,金属粉末不能充分熔化,且表面氧化层难以破碎,从而难以润湿已凝固层,试样成形质量降低。当激光功率为370 W,扫描速度为1750 mm/s时,金属粉末熔化充分,润湿性良好,致密度较高为98%,对试样进行透射分析,发现晶界处有Al、Si和Mg2Si物质,晶内区域存在MgAl2O4
【文章来源】：南京航空航天大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
LMD装置示意图
用 LMD 工艺成功制备了 Ti-47Al-2.5V-Cr / Ti-6Al-2Zr-Mo-V 梯度结构材料的试样，并对其显微组织和力学性能进行了研究。他们发现在 Ti–47Al–2.5V–Cr 处产生 γ-TiAl 和2-Ti3Al，在Ti–6Al–2Zr–Mo–V 处有粗糙的结构。Ti/TiAl 梯度结构的微观组织受激光功率、激光束直径和扫描速度的影响，试样的拉伸强度可达到 1198.8 MPa。图 1.1 LMD 装置示意图[43]
图 1.3 DMLS 装置示意图[55]熔化技术激光能量密度较低，成形 Cu、Al、Ti 等熔点较高的纯金属时率大且球化现象严重，不能加工得到致密度高的零件，试样的得到性能优异的全致密化零件，Fraunhofer 激光技术研究所于[56]。不同于 DMLS 的半固态液相烧结机制，SLM 的成形原理激光选择性地熔化粉末，形成熔池，该熔池捕获并熔化由粉末，熔池由于热扩散，温度下降而开始凝固。
【参考文献】：
期刊论文
[1]3D打印技术在航天制造中的应用[J]. 肖升利. 科技创新导报. 2018(04)
[2]高强铝合金的激光选区熔化成形研究现状[J]. 朱海红,廖海龙. 激光与光电子学进展. 2018(01)
[3]Materials creation adds new dimensions to 3D printing[J]. Dongdong Gu. Science Bulletin. 2016(22)
[4]激光选区熔化成形S-04钢的组织及性能[J]. 靖冠乙,魏恺文,王泽敏,殷杰,曾晓雁. 激光与光电子学进展. 2016(11)
[5]Selective laser melting 3D printing of Ni-based superalloy:understanding thermodynamic mechanisms[J]. Mujian Xia,Dongdong Gu,Guanqun Yu,Donghua Dai,Hongyu Chen,Qimin Shi. Science Bulletin. 2016(13)
[6]热处理对激光选区熔化成形316不锈钢组织与拉伸性能的影响[J]. 丁利,李怀学,王玉岱,黄志涛. 中国激光. 2015(04)
[7]基于LIBS技术和主成分分析的快速分类方法研究[J]. 余琦,马晓红,王锐,赵华凤. 光谱学与光谱分析. 2014(11)
[8]金属材料激光增材制造技术及在航空发动机上的应用[J]. 刘业胜,韩品连,胡寿丰,柴象海,曹源. 航空制造技术. 2014(10)
[9]3D打印金属粉末的制备方法[J]. 姚妮娜,彭雄厚. 四川有色金属. 2013(04)
[10]金属零件选区激光熔化直接成型技术研究进展(邀请论文)[J]. 杨永强,王迪,吴伟辉. 中国激光. 2011(06)
本文编号：3345996
【文章来源】：南京航空航天大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
LMD装置示意图
用 LMD 工艺成功制备了 Ti-47Al-2.5V-Cr / Ti-6Al-2Zr-Mo-V 梯度结构材料的试样，并对其显微组织和力学性能进行了研究。他们发现在 Ti–47Al–2.5V–Cr 处产生 γ-TiAl 和2-Ti3Al，在Ti–6Al–2Zr–Mo–V 处有粗糙的结构。Ti/TiAl 梯度结构的微观组织受激光功率、激光束直径和扫描速度的影响，试样的拉伸强度可达到 1198.8 MPa。图 1.1 LMD 装置示意图[43]
图 1.3 DMLS 装置示意图[55]熔化技术激光能量密度较低，成形 Cu、Al、Ti 等熔点较高的纯金属时率大且球化现象严重，不能加工得到致密度高的零件，试样的得到性能优异的全致密化零件，Fraunhofer 激光技术研究所于[56]。不同于 DMLS 的半固态液相烧结机制，SLM 的成形原理激光选择性地熔化粉末，形成熔池，该熔池捕获并熔化由粉末，熔池由于热扩散，温度下降而开始凝固。
【参考文献】：
期刊论文
[1]3D打印技术在航天制造中的应用[J]. 肖升利. 科技创新导报. 2018(04)
[2]高强铝合金的激光选区熔化成形研究现状[J]. 朱海红,廖海龙. 激光与光电子学进展. 2018(01)
[3]Materials creation adds new dimensions to 3D printing[J]. Dongdong Gu. Science Bulletin. 2016(22)
[4]激光选区熔化成形S-04钢的组织及性能[J]. 靖冠乙,魏恺文,王泽敏,殷杰,曾晓雁. 激光与光电子学进展. 2016(11)
[5]Selective laser melting 3D printing of Ni-based superalloy:understanding thermodynamic mechanisms[J]. Mujian Xia,Dongdong Gu,Guanqun Yu,Donghua Dai,Hongyu Chen,Qimin Shi. Science Bulletin. 2016(13)
[6]热处理对激光选区熔化成形316不锈钢组织与拉伸性能的影响[J]. 丁利,李怀学,王玉岱,黄志涛. 中国激光. 2015(04)
[7]基于LIBS技术和主成分分析的快速分类方法研究[J]. 余琦,马晓红,王锐,赵华凤. 光谱学与光谱分析. 2014(11)
[8]金属材料激光增材制造技术及在航空发动机上的应用[J]. 刘业胜,韩品连,胡寿丰,柴象海,曹源. 航空制造技术. 2014(10)
[9]3D打印金属粉末的制备方法[J]. 姚妮娜,彭雄厚. 四川有色金属. 2013(04)
[10]金属零件选区激光熔化直接成型技术研究进展(邀请论文)[J]. 杨永强,王迪,吴伟辉. 中国激光. 2011(06)
本文编号：3345996
本文链接：https://www.wllwen.com/jixiegongchenglunwen/3345996.html
