Al基纳米复合材料机械合金化制备及选区激光熔化成形研究

发布时间：2018-01-29 11:44

  本文关键词： 机械合金化 选区激光熔化 铝基纳米复合材料 显微组织 力学性能　出处：《南京航空航天大学》2015年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：本文以微米级的Al Si10Mg和Ti C粉末为原料,利用机械合金化技术制备Ti C/Al Si10Mg纳米复合粉体,并利用选区激光熔化(SLM)技术成功制备了块体Ti C/Al Si10Mg纳米复合材料。一方面研究了球磨时间对复合粉体的物相、组织形貌、颗粒尺寸及粉体内部晶体结构的影响,探讨了高能球磨过程中纳米复合粉体的形成机制;另一方面研究了粉体特点和激光工艺参数对SLM成形件表面形貌、致密度、显微组织和力学性能(显微硬度、磨损磨损和拉伸性能)的影响。主要研究结论如下:在球磨初始阶段(0-5 h),冷焊机制占据主导位置,复合粉体明显粗化。在5 h-10 h阶段,主要以破碎机制为主,使粉体不断碎化。当球磨时间达到15 h时,冷焊机制和破碎机制之间达到平衡状态,复合粉体特性(颗粒形貌、颗粒尺寸及内部晶体结构)不再变化。此时平均尺寸30 nm的Ti C颗粒均匀分布于平均晶粒尺寸为21.9 nm的基体当中,成功制备了Ti C/Al Si10Mg纳米复合粉体。利用SLM技术分别对高能球磨的Ti C/Al Si10Mg纳米复合粉体和直接机械混合的纳米Ti C/Al Si10Mg复合粉体进行成形加工。结果表明,与直接机械混合的复合粉体相比,高能球磨Ti C/Al Si10Mg纳米复合粉体更适用于SLM成形。在同一激光工艺参数下,高能球磨粉体SLM成形件的表面形貌、致密度、显微组织均匀性及力学性能(显微硬度和摩擦磨损)更加优异。激光工艺参数对SLM成形件致密度和显微组织具有决定性影响,而致密度和显微组织又决定着SLM成形件的力学性能。当激光功率为120 W,扫描速度为200 mm/s时,Ti C/Al Si10Mg块体纳米复合材料致密度最好,同时Ti C颗粒沿基体晶界均匀分布,形成了新颖的环状结构。此时SLM成形件的力学性能最佳,显微硬度高达188.3 HV0.1,摩擦系数和磨损率分别为0.28和2.13×10-5 mm3N-1 m-1,抗拉强度和伸长率分别达到486 MPa和10.9%。
[Abstract]:In this paper , Ti C / Al Si10Mg nano composite powder was prepared by mechanical alloying technique , and the effect of ball milling time on the morphology , density , microstructure and mechanical properties ( microhardness , wear and tensile properties ) of Ti C / Al Si10Mg composite powder were studied . The microhardness is 188.3 HV0.1 , the friction coefficient and wear rate are 0.28 and 2.13 脳 10 - 5 mm3N - 1 m - 1 respectively . The tensile strength and elongation are up to 486 MPa and 10.9 % respectively .

【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TB33

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本文编号：1473338