激光增材制造12CrNi2钢组织性能研究
发布时间：2022-08-07 23:01
核电应急柴油机凸轮轴是控制柴油机气门开启和闭合的构件,一般由强韧性较好的12CrNi2钢锻造后机械加工制备而成。激光增材制造技术具有精确成形和高性能成形的优点,采用该技术制造凸轮轴与传统工艺相比具有巨大的优势。本文研究了激光增材制造12CrNi2钢的成形工艺,对成形件的组织特征和拉伸性能进行了分析测试,此外还对成形件的后热处理工艺和表层WCp/Fe复合强化进行了研究。本实验研究了激光功率、扫描速度和送粉量对单道沉积层几何特征的影响,在单道基础上发现搭接率40%能获得表面平整的单层多道沉积层。激光+5mm离焦、粉末0离焦时,多层多道沉积过程不稳定,等离子体周期性剧烈波动,无法获得成形良好的块体件。激光-5mm离焦、粉末0离焦时,沉积过程稳定,得到了成形良好的块体件。在载气流量15L/min时,块体件中存在大量的未熔合缺陷,采用载气流量5L/min的优化工艺参数得到了成形良好、无未熔合缺陷的块体件和薄壁件。采用SEM,TEM和XRD等手段对块体件的组织演变过程进行分析,并与薄壁件组织进行对比。单层单道和单层多道沉积层由于其冷却速度快,得到的均为低碳板条马氏体。块体件存...
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 课题背景及研究的目的和意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 激光增材制造技术的原理与特点
1.2.2 激光增材制造成形工艺的研究现状
1.2.3 激光增材制造钢的研究现状
1.2.4 激光增材制造钢后热处理研究现状
1.2.5 WCp/Fe复合材料研究现状
1.3 主要研究内容
第2章 试验材料与研究方法
2.1 引言
2.2 试验材料与设备
2.2.1 试验材料
2.2.2 试验设备
2.3 激光增材制造过程
2.4 组织结构分析
2.4.1 金相试样制备
2.4.2 XRD试样制备
2.4.3 TEM试样制备
2.4.4 EBSD试样制备
2.4.5 组织形貌分析
2.5 性能测试
2.5.1 硬度测试
2.5.2 拉伸性能测试
2.5.3 耐磨性测试
第3章 激光增材制造12CrNi2 钢成形工艺研究
3.1 引言
3.2 单层单道沉积层几何特征影响因素研究
3.2.1 工艺参数对沉积层宽度的影响
3.2.2 工艺参数对沉积层高度的影响
3.2.3 工艺参数对沉积层深度的影响
3.3 多层多道成形研究
3.3.1 搭接率对沉积层表面形貌的影响
3.3.2 激光离焦方式对成形的影响
3.4 激光沉积成形件缺陷分析及其抑制
3.4.1 气孔
3.4.2 裂纹
3.4.3 未熔合
3.4.4 缺陷的抑制
3.5 激光沉积成形件成形工艺优化
3.6 本章小结
第4章 激光增材制造12CrNi2 钢组织演变及性能测试
4.1 引言
4.2 原始合金钢粉末组织特征
4.3 单层沉积层组织特征
4.3.1 单层单道沉积层组织特征
4.3.2 单层多道沉积层组织特征
4.4 块体成形件组织特征
4.5 薄壁成形件组织特征
4.6 激光沉积成形件性能测试
4.6.1 不同热循环条件下显微硬度
4.6.2 拉伸性能及断口分析
4.7 本章小结
第5章 激光沉积成形件后热处理及表层WCp/Fe复合强化处理研究
5.1 引言
5.2 后热处理对成形件组织特征的影响
5.3 后热处理对成形件拉伸性能的影响
5.4 WC_p/Fe复合层沉积工艺和组织特征研究
5.4.1 复合层沉积工艺研究
5.4.2 复合材料沉积层物相和组织特征研究
5.5 WC_p/Fe复合材料沉积层硬度及耐磨性研究
5.5.1 显微硬度
5.5.2 耐磨性
5.6 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]终轧温度对600 MPa级高钛高成型性铁素体-珠光体酸洗带钢组织与织构的影响[J]. 王智权,郭子峰,尚成嘉,张衍,冯军,陈斌,吕宝锋,李玉鹏. 工程科学学报. 2019(01)
[2]Q960E热影响粗晶区疲劳寿命与ΔKth值的关系分析[J]. 张楠,田志凌,董现春,张熹,杨建炜. 焊接学报. 2018(07)
[3]O含量对激光增材制造12CrNi2合金钢组织结构及力学性能的影响[J]. 董志宏,亢红伟,谢玉江,迟长泰,彭晓. 应用激光. 2018(01)
[4]激光增材制造钢的后热处理研究现状[J]. 李福泉,孟祥旭,董志宏,彭晓. 精密成形工程. 2018(01)
[5]金属激光直接成形最佳搭接率计算及试验验证[J]. 来佑彬,张本华,赵吉宾,刘伟军,赵宇辉. 焊接学报. 2016(12)
[6]增材制造技术的应用及发展[J]. 张洪宝,胡大超. 上海应用技术学院学报(自然科学版). 2016(01)
[7]金属增材制造技术在航空发动机领域的应用[J]. 张小伟. 航空动力学报. 2016(01)
[8]z轴单层行程对激光熔覆成形的影响[J]. 王鑫林,邓德伟,胡恒,宋弘韬,张洪潮. 激光技术. 2015(05)
[9]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)
[10]热处理对激光选区熔化成形316不锈钢组织与拉伸性能的影响[J]. 丁利,李怀学,王玉岱,黄志涛. 中国激光. 2015(04)
博士论文
[1]激光立体成形及修复300M钢的组织与性能研究[D]. 刘丰刚.西北工业大学 2017
[2]激光立体成形2Cr13不锈钢的成形特性与组织性能[D]. 宋梦华.西北工业大学 2016
硕士论文
[1]激光内送粉变宽扫描成形闭环控制研究[D]. 沈婷.苏州大学 2018
[2]激光熔化沉积成型V-5Cr-5Ti合金的制备、微结构及性能研究[D]. 白林瑞.太原理工大学 2018
[3]激光熔覆喷嘴粉末汇聚特性及其与熔池相互作用研究[D]. 黄怡晨.哈尔滨工业大学 2017
[4]激光近净成形316L不锈钢块体材料的工艺与性能研究[D]. 李俊鑫.大连理工大学 2016
[5]1Cr11Ni2W2MoV马氏体不锈钢激光立体成形的应用与研究[D]. 刘欢.东北大学 2014
本文编号：3671200
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 课题背景及研究的目的和意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 激光增材制造技术的原理与特点
1.2.2 激光增材制造成形工艺的研究现状
1.2.3 激光增材制造钢的研究现状
1.2.4 激光增材制造钢后热处理研究现状
1.2.5 WCp/Fe复合材料研究现状
1.3 主要研究内容
第2章 试验材料与研究方法
2.1 引言
2.2 试验材料与设备
2.2.1 试验材料
2.2.2 试验设备
2.3 激光增材制造过程
2.4 组织结构分析
2.4.1 金相试样制备
2.4.2 XRD试样制备
2.4.3 TEM试样制备
2.4.4 EBSD试样制备
2.4.5 组织形貌分析
2.5 性能测试
2.5.1 硬度测试
2.5.2 拉伸性能测试
2.5.3 耐磨性测试
第3章 激光增材制造12CrNi2 钢成形工艺研究
3.1 引言
3.2 单层单道沉积层几何特征影响因素研究
3.2.1 工艺参数对沉积层宽度的影响
3.2.2 工艺参数对沉积层高度的影响
3.2.3 工艺参数对沉积层深度的影响
3.3 多层多道成形研究
3.3.1 搭接率对沉积层表面形貌的影响
3.3.2 激光离焦方式对成形的影响
3.4 激光沉积成形件缺陷分析及其抑制
3.4.1 气孔
3.4.2 裂纹
3.4.3 未熔合
3.4.4 缺陷的抑制
3.5 激光沉积成形件成形工艺优化
3.6 本章小结
第4章 激光增材制造12CrNi2 钢组织演变及性能测试
4.1 引言
4.2 原始合金钢粉末组织特征
4.3 单层沉积层组织特征
4.3.1 单层单道沉积层组织特征
4.3.2 单层多道沉积层组织特征
4.4 块体成形件组织特征
4.5 薄壁成形件组织特征
4.6 激光沉积成形件性能测试
4.6.1 不同热循环条件下显微硬度
4.6.2 拉伸性能及断口分析
4.7 本章小结
第5章 激光沉积成形件后热处理及表层WCp/Fe复合强化处理研究
5.1 引言
5.2 后热处理对成形件组织特征的影响
5.3 后热处理对成形件拉伸性能的影响
5.4 WC_p/Fe复合层沉积工艺和组织特征研究
5.4.1 复合层沉积工艺研究
5.4.2 复合材料沉积层物相和组织特征研究
5.5 WC_p/Fe复合材料沉积层硬度及耐磨性研究
5.5.1 显微硬度
5.5.2 耐磨性
5.6 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]终轧温度对600 MPa级高钛高成型性铁素体-珠光体酸洗带钢组织与织构的影响[J]. 王智权,郭子峰,尚成嘉,张衍,冯军,陈斌,吕宝锋,李玉鹏. 工程科学学报. 2019(01)
[2]Q960E热影响粗晶区疲劳寿命与ΔKth值的关系分析[J]. 张楠,田志凌,董现春,张熹,杨建炜. 焊接学报. 2018(07)
[3]O含量对激光增材制造12CrNi2合金钢组织结构及力学性能的影响[J]. 董志宏,亢红伟,谢玉江,迟长泰,彭晓. 应用激光. 2018(01)
[4]激光增材制造钢的后热处理研究现状[J]. 李福泉,孟祥旭,董志宏,彭晓. 精密成形工程. 2018(01)
[5]金属激光直接成形最佳搭接率计算及试验验证[J]. 来佑彬,张本华,赵吉宾,刘伟军,赵宇辉. 焊接学报. 2016(12)
[6]增材制造技术的应用及发展[J]. 张洪宝,胡大超. 上海应用技术学院学报(自然科学版). 2016(01)
[7]金属增材制造技术在航空发动机领域的应用[J]. 张小伟. 航空动力学报. 2016(01)
[8]z轴单层行程对激光熔覆成形的影响[J]. 王鑫林,邓德伟,胡恒,宋弘韬,张洪潮. 激光技术. 2015(05)
[9]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)
[10]热处理对激光选区熔化成形316不锈钢组织与拉伸性能的影响[J]. 丁利,李怀学,王玉岱,黄志涛. 中国激光. 2015(04)
博士论文
[1]激光立体成形及修复300M钢的组织与性能研究[D]. 刘丰刚.西北工业大学 2017
[2]激光立体成形2Cr13不锈钢的成形特性与组织性能[D]. 宋梦华.西北工业大学 2016
硕士论文
[1]激光内送粉变宽扫描成形闭环控制研究[D]. 沈婷.苏州大学 2018
[2]激光熔化沉积成型V-5Cr-5Ti合金的制备、微结构及性能研究[D]. 白林瑞.太原理工大学 2018
[3]激光熔覆喷嘴粉末汇聚特性及其与熔池相互作用研究[D]. 黄怡晨.哈尔滨工业大学 2017
[4]激光近净成形316L不锈钢块体材料的工艺与性能研究[D]. 李俊鑫.大连理工大学 2016
[5]1Cr11Ni2W2MoV马氏体不锈钢激光立体成形的应用与研究[D]. 刘欢.东北大学 2014
本文编号：3671200
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