选区激光熔化TC4合金的凝固组织演化规律研究
[Abstract]:In the forming process of selective laser melting technology, the metal powder rapidly melts into a micro-melting pool under the action of high energy density laser heat source. After the laser heat source is removed, the melt in the molten pool is rapidly cooled and solidified, and the temperature gradient and cooling rate are very high. The temperature distribution has a great influence on the microstructure of the forming parts, and the microstructure of the material determines the mechanical properties, but it is very difficult to measure the temperature in the actual forming process of SLM. In this paper, the temperature field distribution, microstructure evolution and the influence of process parameters of SLM forming TC4 alloy are studied by means of melting and solidification of micro-melting pool. The temperature field of SLM forming TC4 alloy was simulated by ANSYS finite element software. The nonlinear variation of thermal properties of TC4 alloy with temperature and the influence of particle size and morphology on the density and thermal conductivity of TC4 alloy were considered. The temperature field distribution of SLM forming TC4 alloy was obtained by using APDL language to realize the technology of birth and death element and the dynamic loading of heat source. With the loading of laser heat source, the heat accumulates and the temperature increases. The instantaneous temperature of the center of the spot action point is the highest. The isotherm of the front end of the spot action center is more dense than the back end isotherm line, which is mainly caused by the difference of heat conduction between the two ends. Temperature field simulation shows that the maximum temperature gradient of molten pool is 106K / m and the highest cooling rate is 105K / s. The temperature peak value of the thermal cycle curve is affected by the different nodes and process parameters, but the higher the laser power is or the smaller the scanning speed is, the higher the temperature peak value is. The temperature field simulation shows that the width and depth of the micropool formed by the laser heat source of the TC4 alloy powder are only several tens of microns, and the shape of the micro-melting pool is affected by the temperature distribution. Process parameters directly affect the size of the weld pool. With the increase of laser power or the decrease of scanning speed, the width and depth of the pool increase, compared with the laser power and scanning speed. The effect of scanning distance on the size of molten pool is not obvious. The powder particles of TC4 alloy used in SLM forming are approximately spherical, the microstructure is fine acicular martensite, the length of martensite is less than 10 渭 m.SLM to form monolayer single-channel TC4 alloy. It is found that the microstructure in the single pool is composed of a large number of acicular martensite, the average length of the acicular martensite is about 35 渭 m, which is thicker than that of the powder. The shape of the molten pool is sensitive to the process parameters. The laser power and scanning speed are mainly considered. With the increase of laser power or scanning speed, the heat input increases, and the penetration depth and width of the weld pool increase. The angle between the single pool and the surface of the substrate gradually increased. SLM formed the TC4 alloy bulk sample, analyzed the macro and microstructure, found that the upper surface of the block sample is a mutual vertical chessboard structure. The microstructure of the longitudinal section is 尾 columnar crystal grown along the stacking forming direction, and there is a large amount of acicular martensite in the columnar crystal. At room temperature, the main phase composition is 伪 'phase. At the same time, the microstructure changes, the heat input increases, and the columnar crystal structure is thickened by changing the process parameters.
【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】:2017
【分类号】:TG146.23;TG665
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,本文编号:2295549
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