激光选区熔化铝青铜及其TiC增强成型件工艺、组织与性能研究
发布时间：2021-08-20 04:51
铝青铜在机械工业中起着非常重要的作用,特别是铝含量为10%左右时,具有良好的机械强度、耐磨性和耐海水腐蚀性能以及耐冷性,因此铝青铜被广泛应于用航空航天与海洋工程等领域。然而,传统的铸造铝青铜容易出现内部缺陷、孔洞和表面夹杂物等缺陷,且难以制造出结构复杂精细的零件,激光选区熔化技术因具有快速成型,提升原材料利用率,细化晶粒、实现个性化设计等优点被用来制备形状复杂的高性能结构零件。本文以TiC颗粒与BrAl10Fe4铝青铜粉末为原材料,首先采用正交试验与信噪比分析的方法研究了激光功率、扫描速度、铺粉厚度和扫描间距等工艺参数对铝青铜成型件显微组织、致密度、表面粗糙度、硬度、抗拉强度等性能的影响规律;其次探索了TiC质量分数对TiC-铝青铜成型件的致密度、表面粗糙度和硬度的影响规律,并对比研究了TIC颗粒增强相的加入对成型件耐磨性与耐海水腐蚀性能的影响规律。研究结果表明:成型BrAl10Fe4铝青铜最优工艺参数为:激光功率450W、扫描速度1700mm/s、铺粉厚度30μm、扫描间距60μm。铝青铜成型件微观组织为柱状晶均匀分布,主要的相为α相与（α+γ2）相;致密度达到理论密度的98.94%...
【文章来源】：兰州理工大学甘肃省
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
增材制造技术涉及的关联学科目前主流的增材制造技术大致分为挤出熔融成型、粒状物料成型、光聚合成
激光选区熔化铝青铜及其TiC增强成型件工艺、组织与性能研究8料缸，可以装不同的金属粉末）。SLM具有比电子束熔融制造精密度高，热输入量微弱，加工便捷，成型面质量高等特质，金属增材制造的发展历程中得到了普遍的社会支撑。图1.2SLM成型过程在SLM工艺制备金属基成型件的过程中，激光工艺参数和粉末材料的功能明显地影响了成型零件的最终综合机械性能，因而判辨各影响要素对成形过程的影响至关重要。另外，成形过程涉及复杂的冶金，物理，化学现象，它与成形品内部的质量（包括裂纹，孔隙，冶金结合性，“球状化”现象，增强相粒子分布状态）有直接关系。因此，以下将对SLM成形工艺中激光工艺参数和粉末材料性能的影响机理，以及关连的物理现象实行剖析（1）激光工艺参数因素（a）激光功率：当激光功率过低时，熔池内熔体温度低，熔体粘度高，那么熔化金属想要有效扩散便会遇到阻碍，金属熔融液体的形成较少，想要高效率地填充孔隙存在相当的难度。激光输出过高，熔池过热现象严重，易形成非常大的热应力，导致模塑制品变形和破裂，同时液相量过大，可引起“球形化”效应。（b）扫描速度：当控制扫描速度使其下降时，可以促进延伸激光与原料粉末之间的相互影响时长，即提高液相在熔池中的存在时间对于熔体的充分流动行为有正向影响，从而改进强化相粒子在熔池中的高效重排，从而零件的致密度可以得到充分的提高。（c）激光光斑大小：激光选区熔化技艺之所以符合金属工程成型件的精确打印，很重要的方面是取决于光斑的精密度。光斑的尺寸范围，激光的功率和扫描速度直接决定了激光能量密度的大小，进而确定了熔池的温度和三维尺寸，妥当的激光能量输入获得了丰富的熔池深度，当熔池的深度大于一层铺粉的厚度时，进而可以影响获得加工层内?
激光选区熔化铝青铜及其TiC增强成型件工艺、组织与性能研究14第2章试验材料、设备与方法2.1试验材料与设备2.1.1试验材料本试验使用的铝青铜粉末为广东精研公司通过气雾化工艺制备的BrAl10Fe4铝青铜球形粉末，粉末成分如表1所示。采用马尔文Mastersizer2000激光粒度仪(图2.1)测得原始粉末粒径分布为：d(10)=11.84μm、d(50)=20.65μm、d(90)=35.18μm；如下图2.2所示的是BrAl10Fe4球型粉末的微观形貌，可以观察到粉末微粒具有很优秀的球化度，并且球形粉外形光滑且没有相互黏着在一起，这一点决定了在实验过程中粉末是否可以顺利的均匀铺粉。如图2.3为BrAl10Fe4铝青铜粉末粒径分布图，观察可知，粉末的粒径分布为正态分布，符合激光选区熔化技术对于原料粉末的要求。表2-1BrAl10Fe4铝青铜粉末化学成分表(wt%)AlFeCu9-113-4其它图2.1激光粒度仪(a)500倍下粉末形貌(b)800倍下粉末形貌图2.2BrAl10-4铝青铜粉末显微形貌
本文编号：3352852
【文章来源】：兰州理工大学甘肃省
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
增材制造技术涉及的关联学科目前主流的增材制造技术大致分为挤出熔融成型、粒状物料成型、光聚合成
激光选区熔化铝青铜及其TiC增强成型件工艺、组织与性能研究8料缸，可以装不同的金属粉末）。SLM具有比电子束熔融制造精密度高，热输入量微弱，加工便捷，成型面质量高等特质，金属增材制造的发展历程中得到了普遍的社会支撑。图1.2SLM成型过程在SLM工艺制备金属基成型件的过程中，激光工艺参数和粉末材料的功能明显地影响了成型零件的最终综合机械性能，因而判辨各影响要素对成形过程的影响至关重要。另外，成形过程涉及复杂的冶金，物理，化学现象，它与成形品内部的质量（包括裂纹，孔隙，冶金结合性，“球状化”现象，增强相粒子分布状态）有直接关系。因此，以下将对SLM成形工艺中激光工艺参数和粉末材料性能的影响机理，以及关连的物理现象实行剖析（1）激光工艺参数因素（a）激光功率：当激光功率过低时，熔池内熔体温度低，熔体粘度高，那么熔化金属想要有效扩散便会遇到阻碍，金属熔融液体的形成较少，想要高效率地填充孔隙存在相当的难度。激光输出过高，熔池过热现象严重，易形成非常大的热应力，导致模塑制品变形和破裂，同时液相量过大，可引起“球形化”效应。（b）扫描速度：当控制扫描速度使其下降时，可以促进延伸激光与原料粉末之间的相互影响时长，即提高液相在熔池中的存在时间对于熔体的充分流动行为有正向影响，从而改进强化相粒子在熔池中的高效重排，从而零件的致密度可以得到充分的提高。（c）激光光斑大小：激光选区熔化技艺之所以符合金属工程成型件的精确打印，很重要的方面是取决于光斑的精密度。光斑的尺寸范围，激光的功率和扫描速度直接决定了激光能量密度的大小，进而确定了熔池的温度和三维尺寸，妥当的激光能量输入获得了丰富的熔池深度，当熔池的深度大于一层铺粉的厚度时，进而可以影响获得加工层内?
激光选区熔化铝青铜及其TiC增强成型件工艺、组织与性能研究14第2章试验材料、设备与方法2.1试验材料与设备2.1.1试验材料本试验使用的铝青铜粉末为广东精研公司通过气雾化工艺制备的BrAl10Fe4铝青铜球形粉末，粉末成分如表1所示。采用马尔文Mastersizer2000激光粒度仪(图2.1)测得原始粉末粒径分布为：d(10)=11.84μm、d(50)=20.65μm、d(90)=35.18μm；如下图2.2所示的是BrAl10Fe4球型粉末的微观形貌，可以观察到粉末微粒具有很优秀的球化度，并且球形粉外形光滑且没有相互黏着在一起，这一点决定了在实验过程中粉末是否可以顺利的均匀铺粉。如图2.3为BrAl10Fe4铝青铜粉末粒径分布图，观察可知，粉末的粒径分布为正态分布，符合激光选区熔化技术对于原料粉末的要求。表2-1BrAl10Fe4铝青铜粉末化学成分表(wt%)AlFeCu9-113-4其它图2.1激光粒度仪(a)500倍下粉末形貌(b)800倍下粉末形貌图2.2BrAl10-4铝青铜粉末显微形貌
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