电子束增材制造钛合金组织与力学性能研究

发布时间：2023-08-10 17:26

　　本文利用显微-CT、光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、电子背散射衍射(EBSD)、纳米硬度和拉伸试验等技术研究了电子束增材制造(Electron Beam Melting,EBM)生物钛合金(Ti-6Al-4V)宏微观组织结构和力学性能。结果表明:第一,EBM钛合金的致密度高达99.5%。内部缺陷以球形孔、细长孔、未熔粉末为主,随着建造方向的变化,细长孔表现出较强的方向性,即孔长轴方向垂直于建造方向。孔分布存在尺寸效应,在大尺寸样品中以球形孔为主,反之以细长孔为主。合金的组织复杂多样,整体上是以与建造方向平行的柱状晶和网篮组织相间分布为主,在α相之间又存在亚结构柱状相和纳米尺寸的球形β相。针状α相中的晶界主要由孪晶界(Σ13b和Σ11b晶界)组成,α相的织构随机分布,α和β之间满足Burgers取向关系(Orientation relationship,OR)。第二,单一的热处理方式没有明显改善内部缺陷,热处理后的显微组织仍然是以由α(α′)团簇组成的近似平行于建造方向的柱状晶组成,但是柱状晶的宽度随着温度的升高略有降低,α板条的宽度也随着温度的升高逐渐增加;热处理后仍以α...

【文章页数】：83 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 前言
    1.2 课题的研究背景
    1.3 钛合金性能及应用现状
    1.4 钛合金增材制造的分类及特点
    1.5 内界面工程
        1.5.1 晶界分类及表征
        1.5.2 重位点阵晶界
        1.5.3 相界概述
        1.5.4 hcp/bcc体系的相界
    1.6 研究内容
        1.6.1 电子束增材制造Ti-6Al-4V合金的宏微观组织特征
        1.6.2 后续热处理对电子束增材制造Ti-6Al-4V合金宏微观组织的影响
        1.6.3 EBM建造方向以及后续热处理对合金力学性能的影响
第二章 电子束增材制造Ti-6Al-4V合金的宏微观组织特征
    2.1 引言
    2.2 实验材料
    2.3 实验方法
        2.3.1 电子束增材制造(EBM)
        2.3.2 孔隙率测试
        2.3.3 粗糙度测试
        2.3.4 EBSD样品的制备与检测
        2.3.5 SEM和OM样品的制备与检测
        2.3.6 X衍射相分析
        2.3.7 透射电镜样品的制备与测试
    2.4 实验结果与讨论
        2.4.1 粗糙度
        2.4.2 孔隙率和致密度
        2.4.3 打印缺陷
        2.4.4 OM显微组织
        2.4.5 SEM显微组织
        2.4.6 相分布及两相取向关系
        2.4.7 晶界特征分布
        2.4.8 TEM分析
    2.5 本章小结
第三章 后续热处理对电子束增材制造Ti-6Al-4V合金的宏微观组织的影响
    3.1 引言
    3.2 实验材料与方法
    3.3 实验结果与讨论
        3.3.1 热处理后的OM组织
        3.3.2 热处理后的SEM组织
        3.3.3 相分布及两相取向关系
        3.3.4 晶界特征分布
        3.3.5 TEM分析
    3.4 本章小结
第四章 EBM建造方向及后续热处理对合金力学性能的影响
    4.1 引言
    4.2 实验方法
        4.2.1 硬度测试
        4.2.2 拉伸实验测试与断口扫描
    4.3 实验结果与讨论
        4.3.1 硬度分析
        4.3.2 拉伸性能
        4.3.3 拉伸断口分析
    4.4 本章小结
第五章 结论
参考文献
在读期间公开发表的论文
致谢



本文编号：3840921