IN718高温合金光纤激光增材制造技术研究
激光增材制造或称为3D打印技术，是基于微积分的思想，采用激光分层扫描、叠加成形的方式逐层增加材料将数字模型转换成三维实体零件。真正意义上实现了数字化、智能化加工，具有加工柔性高、无需模具、工序少、加工周期短、可以加工任意形状、尺寸适应性好、对于小批量零件加工成本低且成形件物理化学性能优异等优点。目前，已广泛应用于航空航天、能源、汽车制造以及医学领域。传统的加工方法制造IN718合金零件，刀具磨损严重，难于加工，成本高且不能制造复杂构件。而IN718合金激光增材制造技术使零件的结构不再受限制，另外还可以应用于损坏零件的修复，节约了成本。由于增材制造技术的特殊性，其对材料质量、激光光束质量、过程稳定性、工艺标准提出了更高要求。因此，本文研究IN718镍基高温合金光纤激光增材制造的工艺、组织和性能，为后期镍基高温合金零件的制造、修复提供理论基础。 本文系统研究了IN718合金激光增材制造的工艺特性，为了解决成形过程氧化问题，需采用充氩环境保护。研究表明：送粉速率是影响沉积高度的主要因素，激光功率是影响沉积宽度的主要因素，影响成形均匀性的主要因素是线能量和Z轴升移量Z。并获得优化工艺范围:激光功率（300W～700W）；送粉速率(3～13g/min）； Z（0.4～0.6）；线能量（50～100J/mm）。在此工艺范围内，沉积宽度控制在0.7mm～2.1mm，单层沉积高度控制在1.1～2.1mm，成形精度控制在±0.05mm。获得了无气孔、裂纹、夹杂缺陷，致密的成形件，致密度可达99.98%，平均抗拉强度为869MP，平均延伸率为22%，约为铸件延伸率的2倍。 重点研究了IN718合金激光增材制造成形件的组织。激光增材制造得到的成形件组织均匀、细密，通过控制温度梯度得到在成形件的内部生长方向趋于一致的细长柱状晶，贯穿沉积层间外延生长。研究发现：成形件的拉伸性能和柱状晶的尺寸、受力方向密切相关。可以通过调节激光功率、初始温度、扫描度速来控制柱状晶的尺寸。另外，改变扫描速度，还可以控制柱状晶生长角度。进而实现控制成形件性能的目的。 为了进一步改善激光增材制造IN718合金的力学性能，需对成形件进行热处理。在优化的热处理工艺（强均匀化+固溶+双时效）下，成形件中γ″、γ′强化相颗粒充分析出并消除枝晶间的偏析相Laves脆性相，成形件抗拉的强度从869MPa提高到1350MPa，提高了约36%；屈服强度从500MPa升高到约1000MPa，提高了约100%；达到了铸件强度水平。另外，热处理使硬度平均值明显提高。
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TG132.3;TH164
【目录】：
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前7条
1 黄卫东,李延民,冯莉萍,陈静,杨海欧,林鑫;金属材料激光立体成形技术[J];材料工程;2002年03期
2 张亚玮;张述泉;王华明;;激光熔化沉积定向快速凝固高温合金组织及性能[J];稀有金属材料与工程;2008年01期
3 张永忠,石力开,章萍芝,席明哲,程晶,徐骏;激光快速成形镍基高温合金研究[J];航空材料学报;2002年01期
4 王华明;金属材料激光表面改性与高性能金属零件激光快速成形技术研究进展[J];航空学报;2002年05期
5 李少华;巴俊洲;蒋亚雄;颜飞雪;高宪娥;;IN718合金高温氧化行为的研究进展[J];舰船防化;2008年02期
6 刘奋成;林鑫;杨高林;黄春平;陈静;黄卫东;;不同气氛激光立体成形镍基高温合金Inconel 718的显微组织和力学性能[J];金属学报;2010年09期
7 杨旗,罗子健,刘东;应用模糊数学预测变形高温合金锻件晶粒度[J];中国机械工程;1999年07期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 刘鹏;刘坤;冯亮花;;定向凝固技术的发展及在特厚钢板生产中的应用[J];鞍山科技大学学报;2007年05期
2 刘政,靖青秀;冷却速度对短纤维增强Al-4.5Cu合金复合材料的凝固偏析的影响[J];兵器材料科学与工程;2003年06期
3 张安峰;李涤尘;卢秉恒;;激光直接金属快速成形技术的研究进展[J];兵器材料科学与工程;2007年05期
4 吴岳壹;王进华;费良军;沈建明;陈敏;陈耘;周灵展;朱秀荣;;铸造成型局部加压补缩控制系统设计和应用实例[J];兵器材料科学与工程;2010年03期
5 孙仁济,史英英,陈明文,王自东;二维非稳态晶体生长的理论分析与拉普拉斯逆变换法[J];北京科技大学学报;2004年03期
6 陈明文;王自东;杨伟;孙仁济;吴献明;;远场来流作用下纯熔体液固平直界面的稳定性分析[J];北京科技大学学报;2006年08期
7 龚志强;吴子健;刘焱飞;吕艳红;;激光重熔等离子喷涂Al_2O_3–13%TiO_2涂层的组织结构[J];中国表面工程;2011年01期
8 郭纯;陈建敏;周健松;赵杰荣;周惠娣;;Ti-6Al-4V激光重熔结构及摩擦学性能[J];中国表面工程;2011年03期
9 肖红军,彭云,马成勇,田志凌;激光表面改性[J];表面技术;2005年05期
10 张维平;赵玉兰;李廷举;;钛合金表面激光熔覆的研究进展[J];表面技术;2007年05期
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 闫华;铜合金表面激光复合耐磨层及界面特性研究[D];华中科技大学;2010年
2 李瑞迪;金属粉末选择性激光熔化成形的关键基础问题研究[D];华中科技大学;2010年
3 邓建新;挤压铸造成形系统的研究[D];华南理工大学;2010年
4 王志坚;装备零件激光再制造成形零件几何特征及成形精度控制研究[D];华南理工大学;2011年
5 梅向阳;真空定向凝固法去除硅中金属杂质和晶体生长控制的研究[D];昆明理工大学;2010年
6 左敏;Al-X（Si，，Zr，Ca）-P合金中磷化物的研究[D];山东大学;2010年
7 黄凤晓;激光熔覆和熔覆成形镍基合金的组织与性能研究[D];吉林大学;2011年
8 张亮;镁铝合金成分、半固态组织和等温处理工艺[D];吉林大学;2011年
9 杨敏;气雾化铁—碳系合金粉体组织演化及其形成研究[D];上海大学;2010年
10 李传军;磁场下金属凝固过程形核与生长的差热分析研究[D];上海大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 涂序荣;脉冲磁场控制制备阻燃镁合金的研究[D];南昌航空大学;2010年
2 张乐朋;前驱体碳化等离子熔覆高铬铁基耐磨涂层组织与性能研究[D];山东科技大学;2010年
3 杨永昌;哈兹列特连铸连轧铝合金板带组织和性能研究[D];郑州大学;2010年
4 郭会茹;变参数法薄壁机匣模拟件激光熔覆成形研究[D];大连理工大学;2010年
5 梁晓康;激光快速成形316L/Inconel718功能梯度材料的研究[D];大连理工大学;2010年
6 李晔;TC6本构关系及叶片微观组织模拟研究[D];沈阳理工大学;2010年
7 万正东;工艺参数对铜合金半固态浆料组织的影响研究[D];南昌大学;2010年
8 赵高瞻;Al-Mn-Ti-P-Cu中间合金及Mg对Al-25Si合金组织与性能的影响[D];太原理工大学;2011年
9 邱彬;汽车发动机缸体低压铸造工艺设计及数值模拟[D];太原理工大学;2011年
10 李威;钕对Mg-Al-Zn合金组织和力学性能的影响[D];太原理工大学;2011年
本文编号：185654
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