24CrNiMo合金粉末激光直接金属沉积工艺及数值模拟

发布时间：2023-04-17 02:17

　　激光直接金属沉积技术是一种以激光为热源的新型增材制造技术,该技术具有柔化性能好、加工精度高、时间短、效率高、能量密度高等特点,已成为先进制造领域标志性的技术之一,随着“中国制造2025”计划的启动,各大高校及研究所也正积极地参与到激光增材领域的各项发展。本课题以激光增材制造高速列车轴装制动盘为背景,努力为24CrNiMo粉末激光直接金属沉积技术可以制备出经济时间成本低、性能良好的零部件提供理论依据,探索出成形过程中工艺参数对组织性能的影响,并借助有限元技术对其成形试件的残余应力分布进行分析。本文在确定工艺窗口的前提下,通过对比不同激光功率(1300W-1500W)以及不同扫描速度(7mm/s-9mm/s)下成形试件的组织性能、沉积过程中温度场的变化规律以及试件表面的残余应力来研究激光功率和扫描速度的变化对激光增材24CrNiMo合金钢的性能影响,并使用ABAQUS软件对此过程的温度场及残余应力进行数值模拟,最终获得优佳的工艺参数。在致密度的测量试验中,激光功率1300W以上的试件致密度均在95%以上,随激光功率的降低与扫描速度的增加,致密度有下降趋势;对试件内部的金相组织进行观察,表层...

【文章页数】：66 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 激光增材制造技术
    1.2 激光直接金属沉积技术
        1.2.1 激光直接金属沉积技术原理
        1.2.2 激光直接金属沉积技术的优劣
        1.2.3 激光直接金属沉积技术的研究现状
    1.3 激光直接金属沉积技术的数值模拟
        1.3.1 激光直接沉积过程数值模拟的难点
        1.3.2 激光直接金属沉积过程数值模拟的研究现状
    1.4 课题背景意义及研究内容
        1.4.1 课题来源及其背景和意义
        1.4.2 本课题的研究内容
第二章 试验材料及研究方法
    2.1 激光直接金属沉积试验材料及设备
    2.2 激光直接金属沉积工艺试验
        2.2.1 基板材料的选择
        2.2.2 激光功率的选择
        2.2.3 送粉量的选择
    2.3 致密度测量试验
    2.4 金相组织特征分析
    2.5 力学性能测试
        2.5.1 拉伸试验
        2.5.2 摩擦磨损试验
        2.5.3 显微硬度试验
    2.6 温度场与残余应力有限元分析
    2.7 激光直接金属沉积温度场实测
    2.8 激光直接金属沉积残余应力实测
第三章 激光直接金属沉积过程的数值模拟
    3.1 激光直接金属沉积过程传热的基本形式
    3.2 激光直接金属沉积过程导热微分方程
    3.3 激光热源模型选择
    3.4 材料的热物理性能
    3.5 激光直接金属沉积模型的建立
    3.6 生死单元的应用
第四章 研究结果与分析
    4.1 致密度测试结果与分析
    4.2 金相组织特征与分析
        4.2.1 激光功率对组织的影响
        4.2.2 扫描速度对组织的影响
    4.3 硬度测试结果与分析
    4.4 拉伸试验结果及断口形貌分析
    4.5 摩擦磨损试验结果与分析
    4.6 激光直接金属沉积温度场测试结果与分析
        4.6.1 数值模拟结果与分析
        4.6.2 实际测试结果与分析
    4.7 激光直接金属沉积残余应力测试结果与分析
        4.7.1 数值模拟结果与分析
        4.7.2 实际测试结果与分析
    4.8 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的学术论文
致谢



本文编号：3792364