激光立体成形Ti-6Al-xMo合金的成分优化及组织调控
发布时间：2022-02-19 18:45
TC4钛合金因具有密度小、比强度高、耐热性高等优良特性,广泛应用于航空航天、化学工业和医疗领域。激光立体成形技术能够实现较复杂结构钛合金结构件的无模具、快速、近净成形,这种加工方法较传统加工手段不仅可以缩短生产周期、降低生产成本,还能够制造出性能要求高、结构复杂的零件。然而激光立体成形TC4钛合金表现出明显的高强低塑的特点,且由于外延生长的粗大β柱状晶导致其力学性能的各向异性,严重影响了其作为结构件的使用;此外合金成分中的V元素价格昂贵,导致制备合金成本较高。如何对合金成分进行改进并细化β晶粒,提高材料的力学性能并消除材料的各项异性一直以来都是亟需解决的关键问题。基于此,本研究以Mo代替TC4中的V元素,对激光立体成形Ti-6Al-xMo（x=2、3、4）合金展开研究,确定优化合金成分并进一步调控优化成分合金的显微组织及性能。论文取得的主要研究成果如下:1.以激光立体成形Ti-6Al-xMo（x=2、3、4）合金为研究对象,研究β稳定元素Mo的添加量对激光立体成形Ti-6Al-xMo（x=2、3、4）合金显微组织及典型性能的影响规律。研究表明:采用以高功率半导体激光器成形制备的Ti-6...
【文章来源】：长安大学陕西省211工程院校教育部直属院校
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
α-Ti与β-Ti晶体结构示意图
第一章 绪论优点是强度高，加工变形能力强，缺点是焊接性能差且耐热性差。常用的β钛合金于弹簧制造的 TB9 和用于医用的 Ti15Mo。有时还可将β钛合金细分为稳定β合金、β合金以及近β合金三种[12]。由于具有比强度高、耐蚀性好、耐热性高等特点，钛合金被广泛用于工业和生活各个领域，图 1.2 为钛合金在航空航天、海洋船舶、生物医疗和汽车领域中的应用于钛合金的优异性能，世界各国纷纷对钛合金展开了广泛研究。其中 Ti-6Al-4V 合为实用钛合金的典型代表占据了钛合金使用量的 80%以上，凭借其良好的强度、塑性腐蚀性、生物相容性和成形性而成为钛合金当中的“王牌合金”[13-14]。
Mo 钛合金具有优异的强度及塑性，且获得了比 Ti-6Al 更小的弹性模激光立体成形技术体成形技术的原理及特点体成形技术(Laser Solid Forming)是以同步送进材料为主要技术特征增材制造技术相结合的数字化成形技术。它实现了将快速成形、精密技术相结合的想法，该技术的核心思想是将三维零件分层为面、线激光作用于粉末材料逐点熔化冷却堆积成形，形成零件由点到线到面件的制造。该技术的加工过程如图 1.3 所示：首先创建零件的三维算机中，然后通过分层切片软件将零件的三维形状信息按照一定的厚一系列的二维轮廓信息，然后在数控系统的控制下，设置好沉积路入高能量激光束作用形成的激光熔池中，经历熔化冷却成形，在基材成形，将成形毛坯进行后处理最终得到所需的零件[18-19]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]高性能金属构件的激光增材制造[J]. 林鑫,黄卫东. 中国科学:信息科学. 2015(09)
[2]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)
[3]激光立体成形TC4钛合金组织和力学性能研究[J]. 李静,林鑫,钱远宏,黄卫东. 中国激光. 2014(11)
[4]增材制造（3D打印）技术发展[J]. 卢秉恒,李涤尘. 机械制造与自动化. 2013(04)
[5]Mo含量对激光立体成形Ti-6Al-Mo系合金组织及硬度的影响（英文）[J]. 张凤英,陈宏,徐义库,张学敏. 稀有金属材料与工程. 2013(07)
[6]激光成形修复Ti17合金组织与高温性能研究[J]. 陈静,张强,刘彦红,王俊伟,林鑫. 中国激光. 2011(06)
[7]Ti-6Al-4Mo（Cr,V）合金的组织特征及拉伸性能[J]. 吴欢,葛鹏,赵永庆,周伟. 金属热处理. 2011(05)
[8]淬火温度对Ti-4Al-4.5Mo合金马氏体类型的影响[J]. 李长富,李阁平,杨义,杨柯. 金属学报. 2010(09)
[9]激光立体成形高性能金属零件研究进展[J]. 黄卫东,林鑫. 中国材料进展. 2010(06)
[10]大型钛合金结构件激光直接制造的进展与挑战(邀请论文)[J]. 王华明,张述泉,王向明. 中国激光. 2009(12)
博士论文
[1]激光立体成形TC21钛合金组织及力学性能调控[D]. 张强.西北工业大学 2017
[2]钛合金中Mo元素的强化机理及组织演变[D]. 卢金文.东北大学 2014
[3]片状组织TA15钛合金α+β相区塑性变形特性及等轴化行为研究[D]. 董显娟.南京航空航天大学 2011
硕士论文
[1]激光快速成形TC4钛合金的组织和力学性能研究[D]. 张霜银.西北工业大学 2006
本文编号：3633426
【文章来源】：长安大学陕西省211工程院校教育部直属院校
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
α-Ti与β-Ti晶体结构示意图
第一章 绪论优点是强度高，加工变形能力强，缺点是焊接性能差且耐热性差。常用的β钛合金于弹簧制造的 TB9 和用于医用的 Ti15Mo。有时还可将β钛合金细分为稳定β合金、β合金以及近β合金三种[12]。由于具有比强度高、耐蚀性好、耐热性高等特点，钛合金被广泛用于工业和生活各个领域，图 1.2 为钛合金在航空航天、海洋船舶、生物医疗和汽车领域中的应用于钛合金的优异性能，世界各国纷纷对钛合金展开了广泛研究。其中 Ti-6Al-4V 合为实用钛合金的典型代表占据了钛合金使用量的 80%以上，凭借其良好的强度、塑性腐蚀性、生物相容性和成形性而成为钛合金当中的“王牌合金”[13-14]。
Mo 钛合金具有优异的强度及塑性，且获得了比 Ti-6Al 更小的弹性模激光立体成形技术体成形技术的原理及特点体成形技术(Laser Solid Forming)是以同步送进材料为主要技术特征增材制造技术相结合的数字化成形技术。它实现了将快速成形、精密技术相结合的想法，该技术的核心思想是将三维零件分层为面、线激光作用于粉末材料逐点熔化冷却堆积成形，形成零件由点到线到面件的制造。该技术的加工过程如图 1.3 所示：首先创建零件的三维算机中，然后通过分层切片软件将零件的三维形状信息按照一定的厚一系列的二维轮廓信息，然后在数控系统的控制下，设置好沉积路入高能量激光束作用形成的激光熔池中，经历熔化冷却成形，在基材成形，将成形毛坯进行后处理最终得到所需的零件[18-19]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]高性能金属构件的激光增材制造[J]. 林鑫,黄卫东. 中国科学:信息科学. 2015(09)
[2]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)
[3]激光立体成形TC4钛合金组织和力学性能研究[J]. 李静,林鑫,钱远宏,黄卫东. 中国激光. 2014(11)
[4]增材制造（3D打印）技术发展[J]. 卢秉恒,李涤尘. 机械制造与自动化. 2013(04)
[5]Mo含量对激光立体成形Ti-6Al-Mo系合金组织及硬度的影响（英文）[J]. 张凤英,陈宏,徐义库,张学敏. 稀有金属材料与工程. 2013(07)
[6]激光成形修复Ti17合金组织与高温性能研究[J]. 陈静,张强,刘彦红,王俊伟,林鑫. 中国激光. 2011(06)
[7]Ti-6Al-4Mo（Cr,V）合金的组织特征及拉伸性能[J]. 吴欢,葛鹏,赵永庆,周伟. 金属热处理. 2011(05)
[8]淬火温度对Ti-4Al-4.5Mo合金马氏体类型的影响[J]. 李长富,李阁平,杨义,杨柯. 金属学报. 2010(09)
[9]激光立体成形高性能金属零件研究进展[J]. 黄卫东,林鑫. 中国材料进展. 2010(06)
[10]大型钛合金结构件激光直接制造的进展与挑战(邀请论文)[J]. 王华明,张述泉,王向明. 中国激光. 2009(12)
博士论文
[1]激光立体成形TC21钛合金组织及力学性能调控[D]. 张强.西北工业大学 2017
[2]钛合金中Mo元素的强化机理及组织演变[D]. 卢金文.东北大学 2014
[3]片状组织TA15钛合金α+β相区塑性变形特性及等轴化行为研究[D]. 董显娟.南京航空航天大学 2011
硕士论文
[1]激光快速成形TC4钛合金的组织和力学性能研究[D]. 张霜银.西北工业大学 2006
本文编号：3633426
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