激光增材连接TC4钛合金力学性能研究
发布时间：2021-05-07 19:15
针对传统连接技术无法连接大厚度结构的现状,提出激光增材连接技术,突破连接厚度的限制,提高连接精度。本文采用激光增材连接技术,考察连接件的组织及性能,为激光增材连接工艺提供科学依据。论文主要研究内容如下:以激光增材制造TC4钛合金为连接基材,采用激光增材连接工艺进行连接,考察取样方式对力学性能的影响,发现拉伸强度和塑性出现差异。受载时不同取样方式下晶界处的受力方式不同,使得性能产生差异。连接件的强度与基材的强度相近,但塑性低于基材,延伸率的最大差值达3.8%,断面收缩率的最大差值达12.45%。选用三组退火温度进行组织优化。发现随退火温度的升高,α相的长度降低、宽度增加、长宽比下降;显微硬度与α相相对体积分数成正比,当退火温度升高至920℃时,α相的相对体积分数最小（0.45%）,此时显微硬度值最低(474HV0.2)。对比分析了激光和电弧增材连接工艺的性能差异,并考察固溶时效对组织及性能的影响。激光连接制件中整体形貌一致,β柱状晶由基材延伸到连接区顶端,两区域内α相形态尺寸相近;而电弧连接制件中连接区与基材区形貌差异较大,连接区出现粗大等轴状的β晶粒,晶内α板条的...
【文章来源】：沈阳航空航天大学辽宁省
【文章页数】：54 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 研究背景与意义
1.1.1 激光增材制造技术介绍
1.1.2 激光增材连接技术的提出
1.1.3 激光增材连接和激光焊接的区别
1.2 国内外相关研究进展
1.2.1 国外研究现状
1.2.2 国内研究现状
1.3 钛合金简介
1.3.1 钛及钛合金的特点及应用
1.3.2 钛合金的分类及微观组织
1.3.4 TC4 钛合金的研究与应用现状
1.4 课题研究意义与内容
1.4.1 课题研究意义
1.4.2 课题研究内容
第2章 试验条件及研究方案
2.1 试验材料与设备
2.1.1 试验材料
2.1.2 激光增材连接设备
2.1.3 热处理设备
2.2 试验方法
2.2.1 超声无损检测
2.2.2 微观组织分析
2.2.3 力学性能测试
2.2.4 制备工艺参数
第3章 晶粒取向对力学性能的影响研究
3.1 试验及取样方式
3.2 显微组织
3.3 室温拉伸性能
3.4 断口及断口截面形貌
3.5 本章小结
第4章 激光增材连接区的组织调控
4.1 试验及取样方式
4.2 显微组织
4.3 显微硬度
4.4 本章小结
第5章 激光增材连接和电弧增材连接的工艺性能对比
5.1 试验及取样方式
5.2 结果与分析
5.2.1 连接制件的显微组织
5.2.2 室温拉伸性能
5.2.3 硬度
5.3 拉伸断口分析
5.4 本章小结
结论
参考文献
致谢
攻读硕士期间发表(含录用)的学术论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]钛合金发展现状及展望[J]. 李勇. 建材与装饰. 2018(02)
[2]激光沉积TA15钛合金退火处理工艺及网篮组织变形机制[J]. 杨光,王文东,钦兰云,任宇航,李长富,王维. 稀有金属材料与工程. 2017(07)
[3]高性能钛合金激光增材制造技术的研究进展[J]. 梁朝阳,张安峰,梁少端,王潭,严深平,张连重,李青宇. 应用激光. 2017(03)
[4]TC4钛合金连续热变形过程中的组织及取向演变[J]. 陈少华,张麦仓,贾萌柳,彭桃. 材料热处理学报. 2017(05)
[5]激光选区熔化成形TC4钛合金热处理后微观组织和力学性能[J]. 肖振楠,刘婷婷,廖文和,张长东,杨涛. 中国激光. 2017(09)
[6]高性能金属零件激光增材制造技术研究进展[J]. 张安峰,李涤尘,梁少端,王潭,严深平,张连重. 航空制造技术. 2016(22)
[7]退火温度对激光沉积TA15合金组织及性能的影响[J]. 杨光,王文东,钦兰云,任宇航,李长富,王维. 中国激光. 2016(12)
[8]Ti-6Al-4V合金网篮组织与拉伸性能定量关系研究[J]. 石晓辉,曾卫东,孙宇,韩远飞,赵永庆,郭萍. 稀有金属材料与工程. 2016(09)
[9]激光增材制造技术的研究现状及发展趋势[J]. 杨强,鲁中良,黄福享,李涤尘. 航空制造技术. 2016(12)
[10]应用于航空领域的金属高性能增材制造技术[J]. 林鑫,黄卫东. 中国材料进展. 2015(09)
博士论文
[1]激光选区熔化成形Ti-6Al-4V合金的组织演变及调控[D]. 杨晶晶.华中科技大学 2017
[2]焊接熔池的流体动力学行为及凝固组织模拟[D]. 赵玉珍.北京工业大学 2004
硕士论文
[1]钛合金同步送粉增材制造技术研究[D]. 高飞.沈阳工业大学 2018
[2]金属材料的超声无损检测探伤算法研究与应用[D]. 张坤硕.西安工业大学 2018
[3]TA15钛合金力学性能影响因素研究及性能改善[D]. 王茜茜.燕山大学 2017
[4]钛合金激光增材制造缺陷研究[D]. 李永涛.大连理工大学 2017
[5]钛合金T型接头双作用激光焊接轨迹与工艺研究[D]. 宋琳琳.沈阳理工大学 2015
[6]激光熔化沉积TA15钛合金组织与性能的研究[D]. 李小榕.燕山大学 2014
[7]细晶TC21钛合金短时高温蠕变与应力松弛行为及机理研究[D]. 李建伟.哈尔滨工业大学 2013
[8]送粉式和送丝式的钛合金激光增材制造特性研究[D]. 章敏.哈尔滨工业大学 2013
[9]激光快速成型光内送粉回转体堆积研究[D]. 蔡齐飞.苏州大学 2010
[10]TC11钛合金组织演变及α片层等轴化机理研究[D]. 郑佩琦.哈尔滨工业大学 2008
本文编号：3173918
【文章来源】：沈阳航空航天大学辽宁省
【文章页数】：54 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 研究背景与意义
1.1.1 激光增材制造技术介绍
1.1.2 激光增材连接技术的提出
1.1.3 激光增材连接和激光焊接的区别
1.2 国内外相关研究进展
1.2.1 国外研究现状
1.2.2 国内研究现状
1.3 钛合金简介
1.3.1 钛及钛合金的特点及应用
1.3.2 钛合金的分类及微观组织
1.3.4 TC4 钛合金的研究与应用现状
1.4 课题研究意义与内容
1.4.1 课题研究意义
1.4.2 课题研究内容
第2章 试验条件及研究方案
2.1 试验材料与设备
2.1.1 试验材料
2.1.2 激光增材连接设备
2.1.3 热处理设备
2.2 试验方法
2.2.1 超声无损检测
2.2.2 微观组织分析
2.2.3 力学性能测试
2.2.4 制备工艺参数
第3章 晶粒取向对力学性能的影响研究
3.1 试验及取样方式
3.2 显微组织
3.3 室温拉伸性能
3.4 断口及断口截面形貌
3.5 本章小结
第4章 激光增材连接区的组织调控
4.1 试验及取样方式
4.2 显微组织
4.3 显微硬度
4.4 本章小结
第5章 激光增材连接和电弧增材连接的工艺性能对比
5.1 试验及取样方式
5.2 结果与分析
5.2.1 连接制件的显微组织
5.2.2 室温拉伸性能
5.2.3 硬度
5.3 拉伸断口分析
5.4 本章小结
结论
参考文献
致谢
攻读硕士期间发表(含录用)的学术论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]钛合金发展现状及展望[J]. 李勇. 建材与装饰. 2018(02)
[2]激光沉积TA15钛合金退火处理工艺及网篮组织变形机制[J]. 杨光,王文东,钦兰云,任宇航,李长富,王维. 稀有金属材料与工程. 2017(07)
[3]高性能钛合金激光增材制造技术的研究进展[J]. 梁朝阳,张安峰,梁少端,王潭,严深平,张连重,李青宇. 应用激光. 2017(03)
[4]TC4钛合金连续热变形过程中的组织及取向演变[J]. 陈少华,张麦仓,贾萌柳,彭桃. 材料热处理学报. 2017(05)
[5]激光选区熔化成形TC4钛合金热处理后微观组织和力学性能[J]. 肖振楠,刘婷婷,廖文和,张长东,杨涛. 中国激光. 2017(09)
[6]高性能金属零件激光增材制造技术研究进展[J]. 张安峰,李涤尘,梁少端,王潭,严深平,张连重. 航空制造技术. 2016(22)
[7]退火温度对激光沉积TA15合金组织及性能的影响[J]. 杨光,王文东,钦兰云,任宇航,李长富,王维. 中国激光. 2016(12)
[8]Ti-6Al-4V合金网篮组织与拉伸性能定量关系研究[J]. 石晓辉,曾卫东,孙宇,韩远飞,赵永庆,郭萍. 稀有金属材料与工程. 2016(09)
[9]激光增材制造技术的研究现状及发展趋势[J]. 杨强,鲁中良,黄福享,李涤尘. 航空制造技术. 2016(12)
[10]应用于航空领域的金属高性能增材制造技术[J]. 林鑫,黄卫东. 中国材料进展. 2015(09)
博士论文
[1]激光选区熔化成形Ti-6Al-4V合金的组织演变及调控[D]. 杨晶晶.华中科技大学 2017
[2]焊接熔池的流体动力学行为及凝固组织模拟[D]. 赵玉珍.北京工业大学 2004
硕士论文
[1]钛合金同步送粉增材制造技术研究[D]. 高飞.沈阳工业大学 2018
[2]金属材料的超声无损检测探伤算法研究与应用[D]. 张坤硕.西安工业大学 2018
[3]TA15钛合金力学性能影响因素研究及性能改善[D]. 王茜茜.燕山大学 2017
[4]钛合金激光增材制造缺陷研究[D]. 李永涛.大连理工大学 2017
[5]钛合金T型接头双作用激光焊接轨迹与工艺研究[D]. 宋琳琳.沈阳理工大学 2015
[6]激光熔化沉积TA15钛合金组织与性能的研究[D]. 李小榕.燕山大学 2014
[7]细晶TC21钛合金短时高温蠕变与应力松弛行为及机理研究[D]. 李建伟.哈尔滨工业大学 2013
[8]送粉式和送丝式的钛合金激光增材制造特性研究[D]. 章敏.哈尔滨工业大学 2013
[9]激光快速成型光内送粉回转体堆积研究[D]. 蔡齐飞.苏州大学 2010
[10]TC11钛合金组织演变及α片层等轴化机理研究[D]. 郑佩琦.哈尔滨工业大学 2008
本文编号：3173918
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