激光增材制造多孔Deloro 40镍基合金的工艺及性能研究

发布时间：2017-10-28 01:16

  本文关键词：激光增材制造多孔Deloro 40镍基合金的工艺及性能研究

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【摘要】：激光增材制造是一种新型的激光快速成形技术,利用高能激光束熔化金属粉末,按照化整为零的思路,逐层堆积制造,直接制备一定形状的零部件。镍基合金具有优异的性能,在航空航天、石油化工等众多领域获得广泛应用。本文注重将激光增材制造技术引入多孔镍基合金的制备。以司立太公司的Deloro 40镍基合金粉末为实验材料,在激光设备上进行激光增材制造。首先对激光增材制造的工艺进行实验研究,通过单层单道、单层多道、多层多道的工艺实验,研究相关激光参数(激光功率、脉冲宽度、激光频率和扫描间距等)对Deloro 40镍基合金粉末成形性的影响规律,为成功制备多孔镍基合金奠定基础。在成功制备多孔成形件后,测量实际的孔隙率,并研究以上所列激光工艺参数对多孔成形件的孔隙率的影响规律。利用金相显微镜和X射线衍射分析获得多孔镍基合金结构的显微组织和物相成分。利用显微硬度计测量多孔镍基合金成形件的显微硬度。使用电子万能实验机对多孔镍基合金的力学性能进行分析。激光增材制造工艺研究结果表明:激光扫描线宽随激光功率、脉冲宽度和激光频率的增大而增大,并最终稳定于某一值;过大或过小的工艺参数对制备多孔成形件都不利。Deloro 40镍基合金粉末激光增材制造优化工艺参数组合为:激光功率110W到130W,脉冲宽度2.0ms到4.0ms,激光频率10Hz到15Hz,扫描间距0.6mm到0.8mm,在此优化工艺参数组合下的激光增材制造成形件表面基本平整,成形性良好。基于上面工艺参数制备所得的多孔镍基合金成形件的孔隙率为12%到32%。观察多孔成形件的纵截面发现:由于激光作用热影响区的存在,导致完全熔化或者半熔化状态的镍基合金粉末颗粒依附于预留孔壁内侧,最终成型件的实际孔隙率小于预设的孔隙率。显微组织研究表明:Deloro40多孔镍基合金的显微组织主要是由枝晶组成,枝晶主要沿着堆积层的方向生长,在激光熔覆重熔区存在一定量的等轴晶。由于激光增材制造多孔成形件晶粒细小以及成形件中硬质相的存在,所以多孔镍基合金的显微硬度达到HV570。多孔镍基合金成形件的压缩性能与孔隙率相关,孔隙率越低,多孔成形件的抗压强度越高。多孔镍基合金的压缩断口显示脆性断裂特征。针对多孔镍基合金在激光增材制造中常见的缺陷“裂纹”、“球化现象”和“翘曲现象”,研究其形成机理,并对减少以上缺陷的方法进行了探索。
【关键词】：激光增材制造 多孔Deloro 40镍基合金成形件 孔隙率 显微组织 显微硬度 压缩性能 缺陷分析
【学位授予单位】：苏州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG146.15;TG665
【目录】：

• 摘要3-5
• Abstract5-10
• 第一章 绪论10-16
• 1.1 课题来源10
• 1.2 课题研究的目的和意义10-11
• 1.3 国内外研究概况11-14
• 1.3.1 激光增材制造技术的发展11-13
• 1.3.2 激光增材制造技术制造多孔金属的现状13-14
• 1.4 论文的主要研究内容14-16
• 第二章 实验材料和方法16-22
• 2.1 实验材料16-17
• 2.1.1 实验基板材料16
• 2.1.2 实验金属粉末材料16-17
• 2.2 实验设备17-18
• 2.2.1 激光激光增材制造设备17-18
• 2.3 实验方法18-19
• 2.3.1 实验方案设计18-19
• 2.3.2 激光增材制造多孔镍基合金过程19
• 2.4 检测内容及其方法19-22
• 2.4.1 孔隙率检测方法20
• 2.4.2 试样显微组织20
• 2.4.3 物相分析20-21
• 2.4.4 显微硬度测量21
• 2.4.5 压缩性能检测21-22
• 第三章 激光增材制造多孔镍基合金工艺实验22-34
• 3.1 激光单层单道工艺实验23-28
• 3.1.1 激光功率对单层单道激光扫描线宽及外观形貌的影响24-25
• 3.1.2 激光脉宽对单层单道激光扫描线宽及外观形貌的影响25-27
• 3.1.3 激光频率对单层单道激光扫描线宽及外观形貌的影响27-28
• 3.2 激光单层多道工艺实验28-32
• 3.2.1 激光功率对单层多道激光扫描成形质量的影响29-30
• 3.2.2 激光扫描间距对单层多道扫描成形质量的影响30-32
• 3.3 激光多层多道工艺实验32-33
• 3.4 本章小结33-34
• 第四章 激光增材制造多孔镍基合金成形件的性能34-55
• 4.1 工艺参数对激光增材制造多孔镍基合金成形件孔隙率的影响34-40
• 4.1.1 激光功率对多孔镍基合金成形件孔隙率的影响34-36
• 4.1.2 激光脉宽对多孔镍基合金成形件孔隙率的影响36-38
• 4.1.3 激光扫描间距对多孔镍基合金成形件孔隙率的影响38-40
• 4.2 激光增材制造多孔镍基合金成形件的显微组织40-48
• 4.2.1 激光增材制造单层单道的显微组织40-42
• 4.2.2 激光增材制造多层多道的显微组织42-47
• 4.2.3 激光增材制造镍基合金成形件XRD分析47-48
• 4.3 激光增材制造镍基合金成形件的显微硬度48-51
• 4.4 激光增材制造多孔镍基合金成形件的压缩性能51-53
• 4.5 本章小结53-55
• 第五章 激光增材制造多孔镍基合金多孔成形件常见缺陷分析55-65
• 5.1 裂纹形成机理及防止措施55-59
• 5.1.1 激光增材制造多孔Deloro 40 镍基合金成形件裂纹特点55-57
• 5.1.2 裂纹形成机理57-58
• 5.1.3 激光增材制造工艺对裂纹形成的影响58-59
• 5.2 球化现象的形成机理及防止措施59-62
• 5.2.1 激光增材制造多孔Deloro 40 镍基合金成形件的球化现象特点59-60
• 5.2.2 球化现象形成机理60-61
• 5.2.3 激光增材制造工艺对球化现象的影响61-62
• 5.3 翘曲现象的形成机理及防止措施62-63
• 5.3.1 翘曲现象的形成机理62-63
• 5.3.2 激光增材制造工艺对翘曲现象的影响63
• 5.4 本章小结63-65
• 第六章 结论与展望65-68
• 6.1 结论65-66
• 6.2 展望66-68
• 参考文献68-72
• 攻读学位期间本人出版或公开发表的论著72-73
• 致谢73-74

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 邓德伟;孙晋华;王鑫林;张洪潮;;激光功率对激光熔覆镍基合金涂层组织与性能的影响[J];稀有金属;2016年01期

2 王志平;江云飞;丁坤英;;镍基多孔材料压缩性能的研究[J];焊接;2015年03期

3 王璐;胡树兵;单炜涛;胡可;张磊;;激光熔覆NiCrMn-WC复合涂层的组织与耐磨性[J];中国有色金属学报;2014年01期

4 邹小斌;尹登科;谷建军;;关于激光熔覆裂纹问题的研究[J];激光杂志;2010年05期

5 袁庆龙;冯旭东;曹晶晶;苏志俊;;激光熔覆镍基合金涂层微观组织研究[J];中国激光;2010年08期

6 黄卫东;林鑫;;激光立体成形高性能金属零件研究进展[J];中国材料进展;2010年06期

7 乔吉超;奚正平;汤慧萍;王建永;朱纪磊;;金属多孔材料压缩行为的评述[J];稀有金属材料与工程;2010年03期

8 郝刚领;韩福生;李卫东;白少民;杨能勋;;多孔金属材料的制备工艺及性能分析[J];延安大学学报(自然科学版);2008年02期

9 费群星;张雁;谭永生;赵靖;曹文斌;;镍基合金激光熔覆成形的快速凝固组织特征研究[J];应用激光;2007年03期

10 宋建丽;邓琦林;陈畅源;葛志军;胡德金;;宽带激光熔覆高硬度火焰喷涂层组织和裂纹行为[J];机械工程学报;2006年12期

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本文编号：1106017