选择性激光熔化成形AlSi10Mg构件的缺陷分析及超声检测
发布时间：2021-06-27 19:45
在选择性激光熔化（Selective Laser Melting,SLM）成形过程中,受多工艺参数的共同影响,成形件中会形成各种类型的微缺陷,在载荷作用下,部分微缺陷会发展为危害型缺陷,因此需要利用无损检测技术来分析缺陷的状态,评估其对结构可靠性的影响。本文对SLM成形件的内部微观结构及缺陷进行了研究,提出使用超声检测技术对其进行检测,并分析了微观结构对超声场的影响。基于成形件的特殊微观结构,本文设计了一款针对SLM成形AlSi10Mg构件缺陷检测的双晶探头,采用仿真与实验相结合的方法优化了双晶探头的设计参数,并通过检测人工模拟缺陷测试了双晶探头的检测性能。本文的主要工作如下:（1）综述了目前国内外对于SLM成形件的研究状况,研究了SLM成形AlSi10Mg构件的微观结构,分析了成形件中常见缺陷的产生原因、尺寸大小及位置分布,对超声检测SLM成形件的可行性进行了分析。（2）针对SLM成形AlSi10Mg构件的特殊微观结构,本文提出研发一款新型双晶探头,以双晶探头为研究对象,基于多元高斯叠加法,利用Matlab软件模拟双晶探头主要参数对声场的影响。利用模拟优化了探头设计参数,最终最优参数...
【文章来源】：南京航空航天大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：87 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
SLM扫描仪通过查阅相关文献可知，国内外研究主要集中在SLM构件的成形质量、内部缺陷的特征、
其中（a）为 HAZ 光学显微镜观察图，（b）为放大 5000 倍后晶粒长大区与原始晶粒区的对比图2.2 缺陷分析SLM 成形试件也会不可避免的产生缺陷，下面将逐一分析在金相观察中所看见的缺陷种类及形成原因。（1）气孔如图 2.3 所示，图 2.3（a）为 SLM 成形 AlSi10Mg 构件在未腐蚀下观察到的气孔分布金相图，图 2.3（b）为铸造成形 AlSi10Mg 构件在未腐蚀下观察到的气孔分布金相图，在同倍数放大条件下可以明显的看出，SLM 成形出的构件存在大量气孔型缺陷。气孔型缺陷从形状及形成机制上可大致可以分为两种。第一种：SLM 成形 AlSi10Mg 构件的制备是在氩气填充的气氛下进行的（充入惰性气体是为了防止在高温加热情况下，活泼金属元素 Al 和 Mg 与空气产生反应），由于快速冷却的成形机制，粉粒与粉粒之间的气体来不及溢出，最终残留在试件里面形成气孔，金相图如图 2.4（a）所示，这种形成的气孔形状较为规整，近似圆形?
图 2.1AlSi10Mg 构件微观结构图，其中（a）为构件的打印方向，（b）为构件上表面微观结构图，（c）为构件正面微观结构图，（d）为微观结构的 SEM 成像图图 2.2 热影响区（HAZ），其中（a）为 HAZ 光学显微镜观察图，（b）为放大 5000 倍后晶粒长大区与原始晶粒区的对比图2.2 缺陷分析SLM 成形试件也会不可避免的产生缺陷，下面将逐一分析在金相观察中所看见的缺陷种类(a)(b)
【参考文献】：
期刊论文
[1]增材制造技术及其制品的无损检测进展[J]. 凌松. 无损检测. 2016(06)
[2]选区激光熔化成形Al-Si合金及其裂纹形成机制研究[J]. 王梦瑶,朱海红,祁婷,张虎,曾晓雁. 激光技术. 2016(02)
[3]矩形超声换能器空间脉冲响应计算方法研究[J]. 邹诚,孙振国,蔡栋,张文增,陈强. 仪器仪表学报. 2015(12)
[4]基于空间冲激响应的圆形换能器辐射声场研究[J]. 臧怀刚,刘广,李永川. 压电与声光. 2015(05)
[5]高温压电复合材料换能器[J]. 陈秋颖,王秀明,王小民. 科学通报. 2014(32)
[6]TC4钛合金板材双晶探头超声波检测[J]. 张永红,李永春,曹凯. 宇航材料工艺. 2012(05)
[7]基于空间脉冲响应的超声换能器声场研究[J]. 董明,马宏伟,陈渊,齐爱玲,张旭辉. 仪器仪表学报. 2012(08)
[8]特种设备薄板钢件超声波双晶探头的设计[J]. 朱贵明,孙瑜. 中国特种设备安全. 2011(06)
[9]超声检测中双晶纵波探头的选择机理[J]. 王朝辉,刘峰,周丽. 无损检测. 2011(01)
[10]SLM激光快速成型金属零件的组织及力学性能分析[J]. 陈光霞. 机械. 2010(05)
博士论文
[1]激光熔覆再制造零件超声检测数值模拟与实验研究[D]. 闫晓玲.北京理工大学 2015
[2]管道超声导波损伤检测与特征识别[D]. 马书义.大连理工大学 2015
[3]薄材焊缝自动化超声TOFD成像检测关键技术研究[D]. 周红明.浙江大学 2014
[4]选择性激光熔化快速成形关键技术研究[D]. 章文献.华中科技大学 2008
硕士论文
[1]风电叶片前缘超声检测技术研究[D]. 王昌盛.南京航空航天大学 2016
[2]双晶探头声场特性及其在CCASS检测中的应用[D]. 王敬钊.大连理工大学 2012
[3]基于电磁超声斜入射SV波的钢轨缺陷检测方法研究[D]. 苏日亮.哈尔滨工业大学 2011
[4]铸造铝合金针孔缺陷的超声无损评价[D]. 马庆超.大连理工大学 2009
[5]铝合金薄板焊缝的超声检测与缺陷定位[D]. 王志银.哈尔滨工业大学 2008
[6]铝合金中夹杂物研究[D]. 赵维.广西大学 2008
[7]碳纤维增强树脂基复合材料孔隙率超声无损检测[D]. 罗明.大连理工大学 2007
[8]基于多元高斯声束模型的超声检测声场模拟[D]. 于连洋.哈尔滨工业大学 2006
本文编号：3253489
【文章来源】：南京航空航天大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：87 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
SLM扫描仪通过查阅相关文献可知，国内外研究主要集中在SLM构件的成形质量、内部缺陷的特征、
其中（a）为 HAZ 光学显微镜观察图，（b）为放大 5000 倍后晶粒长大区与原始晶粒区的对比图2.2 缺陷分析SLM 成形试件也会不可避免的产生缺陷，下面将逐一分析在金相观察中所看见的缺陷种类及形成原因。（1）气孔如图 2.3 所示，图 2.3（a）为 SLM 成形 AlSi10Mg 构件在未腐蚀下观察到的气孔分布金相图，图 2.3（b）为铸造成形 AlSi10Mg 构件在未腐蚀下观察到的气孔分布金相图，在同倍数放大条件下可以明显的看出，SLM 成形出的构件存在大量气孔型缺陷。气孔型缺陷从形状及形成机制上可大致可以分为两种。第一种：SLM 成形 AlSi10Mg 构件的制备是在氩气填充的气氛下进行的（充入惰性气体是为了防止在高温加热情况下，活泼金属元素 Al 和 Mg 与空气产生反应），由于快速冷却的成形机制，粉粒与粉粒之间的气体来不及溢出，最终残留在试件里面形成气孔，金相图如图 2.4（a）所示，这种形成的气孔形状较为规整，近似圆形?
图 2.1AlSi10Mg 构件微观结构图，其中（a）为构件的打印方向，（b）为构件上表面微观结构图，（c）为构件正面微观结构图，（d）为微观结构的 SEM 成像图图 2.2 热影响区（HAZ），其中（a）为 HAZ 光学显微镜观察图，（b）为放大 5000 倍后晶粒长大区与原始晶粒区的对比图2.2 缺陷分析SLM 成形试件也会不可避免的产生缺陷，下面将逐一分析在金相观察中所看见的缺陷种类(a)(b)
【参考文献】：
期刊论文
[1]增材制造技术及其制品的无损检测进展[J]. 凌松. 无损检测. 2016(06)
[2]选区激光熔化成形Al-Si合金及其裂纹形成机制研究[J]. 王梦瑶,朱海红,祁婷,张虎,曾晓雁. 激光技术. 2016(02)
[3]矩形超声换能器空间脉冲响应计算方法研究[J]. 邹诚,孙振国,蔡栋,张文增,陈强. 仪器仪表学报. 2015(12)
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[8]特种设备薄板钢件超声波双晶探头的设计[J]. 朱贵明,孙瑜. 中国特种设备安全. 2011(06)
[9]超声检测中双晶纵波探头的选择机理[J]. 王朝辉,刘峰,周丽. 无损检测. 2011(01)
[10]SLM激光快速成型金属零件的组织及力学性能分析[J]. 陈光霞. 机械. 2010(05)
博士论文
[1]激光熔覆再制造零件超声检测数值模拟与实验研究[D]. 闫晓玲.北京理工大学 2015
[2]管道超声导波损伤检测与特征识别[D]. 马书义.大连理工大学 2015
[3]薄材焊缝自动化超声TOFD成像检测关键技术研究[D]. 周红明.浙江大学 2014
[4]选择性激光熔化快速成形关键技术研究[D]. 章文献.华中科技大学 2008
硕士论文
[1]风电叶片前缘超声检测技术研究[D]. 王昌盛.南京航空航天大学 2016
[2]双晶探头声场特性及其在CCASS检测中的应用[D]. 王敬钊.大连理工大学 2012
[3]基于电磁超声斜入射SV波的钢轨缺陷检测方法研究[D]. 苏日亮.哈尔滨工业大学 2011
[4]铸造铝合金针孔缺陷的超声无损评价[D]. 马庆超.大连理工大学 2009
[5]铝合金薄板焊缝的超声检测与缺陷定位[D]. 王志银.哈尔滨工业大学 2008
[6]铝合金中夹杂物研究[D]. 赵维.广西大学 2008
[7]碳纤维增强树脂基复合材料孔隙率超声无损检测[D]. 罗明.大连理工大学 2007
[8]基于多元高斯声束模型的超声检测声场模拟[D]. 于连洋.哈尔滨工业大学 2006
本文编号：3253489
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