激光增材制造镍基合金梯度组织的工艺研究

发布时间：2021-12-12 11:10

　　同质功能梯度构件通过同种材料不同组织形态的空间布局实现其梯度性能,在航空航天、国防军工及生物医疗等领域具有重要应用前景。激光增材制造由于其“分层制造、逐层叠加”的加工方式,极适合制造空间结构复杂、组织成分空间布局的功能零件。然而,由于激光增材制造物理过程复杂、影响因素众多,要获得受控的梯度组织及性能尚存在极大的挑战。目前,尚存在冶金缺陷多、局部凝固组织可控性差等问题,严重制约了此类功能梯度构件的广泛应用。针对上述问题,本文以Inconel 718粉末为成形材料,采用连续与脉冲激光增材制造技术进行梯度组织的制备及工艺研究。主要研究了连续激光模式与脉冲激光模式下工艺参数,如激光功率、扫描速度、送粉速率、脉冲频率、占空比等对熔覆形貌、显微组织及硬度的影响规律及机理,建立了工艺-组织-性能之间的联系,并探索了梯度组织功能部件的制造方法,旨在为梯度组织功能部件的制造提供工艺指导与实验支撑。具体研究内容及结果如下:(1)采用正交试验和单因素试验分别研究了连续激光模式下功率、扫描速度、送粉速率和脉冲激光模式下,功率、扫描速度、送粉速率、脉冲频率、占空比等参数对宏观形貌、显微组织和力学性能的影响。研究...

【文章来源】： 湖南大学湖南省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：69 页

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 选题背景与意义
    1.2 激光增材制造技术原理与特点
    1.3 镍基合金功能梯度材料的研究现状
    1.4 激光增材制造镍基高温合金的研究现状与应用
        1.4.1 激光增材制造镍基合金的研究现状
        1.4.2 激光增材制造镍基高温合金的应用
    1.5 本课题研究目的和主要内容
        1.5.1 研究目的
        1.5.2 本课题主要的研究内容
第2章 实验材料、设备和方法
    2.1 实验材料
    2.2 实验设备
    2.3 试验方法
    2.4 检测方法
    2.5 本章小结
第3章 连续激光工艺参数对成形及组织性能的影响
    3.1 引言
    3.2 连续激光工艺参数对熔覆形貌的影响
    3.3 连续激光工艺参数对组织、性能的影响
        3.3.1 连续激光下功率对组织性能的影响
        3.3.2 连续激光扫描速率对组织性能的影响
        3.3.3 连续激光送粉速率对组织性能的影响
    3.4 本章小结
第4章 脉冲激光工艺参数对成形及组织性能的影响
    4.1 引言
    4.2 脉冲激光工艺参数对熔覆形貌的影响
    4.3 脉冲激光工艺参数对熔池搭接率及表面平整度的影响
        4.3.1 熔池搭接状态及测量
        4.3.2 脉冲工艺参数对熔池搭接率的影响
        4.3.3 熔池搭接率对表面平整度的影响
    4.4 脉冲激光工艺对组织、性能的影响
        4.4.1 脉冲激光功率对组织、性能的影响
        4.4.2 脉冲激光扫描速度对组织、性能的影响
        4.4.3 脉冲占空比对组织、性能的影响
        4.4.4 脉冲激光频率对组织、性能的影响
    4.5 本章小结
第5章 梯度组织实验
    5.1 引言
    5.2 梯度实验的工艺参数优化
        5.2.1 梯度小体工艺参数的优化
        5.2.2 梯度小体道间搭接率的选择
    5.3 镍基高温合金组织梯度块体实验
        5.3.1 梯度块体的显微组织
        5.3.2 梯度小体的显微硬度
    5.4 镍基合金组织梯度圆环实验
        5.4.1 梯度圆环的显微组织
        5.4.2 梯度圆环的显微硬度
    5.5 本章小结
总结与展望
    结论
    展望
参考文献
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]激光熔覆成形薄壁件离焦量和Z轴提升量选择方法 [J]. 徐海岩,李涛,李海波,王鑫林,张洪潮.  大连理工大学学报. 2017(06)
[2]显微组织梯度设计在一种低碳钢材料扭转变形中的作用 [J]. 刘超,陈继林,孟军学,李文奇.  热加工工艺. 2017(10)
[3]离焦量对激光熔覆层组织及性能的影响 [J]. 邱星武.  精密成形工程. 2017(02)
[4]激光金属直接成形中形貌自稳定效应的研究 [J]. 皮刚,张安峰,朱刚贤,李涤尘,卢秉恒.  西安交通大学学报. 2010(11)
[5]激光金属制造薄壁零件z轴单层行程模型 [J]. 朱刚贤,张安峰,李涤尘,皮刚.  焊接学报. 2010(08)
[6]连续/脉冲CO2激光熔覆高温合金K403 [J]. 钟如涛,熊征.  中国激光. 2010(03)
[7]功能梯度材料的制备、应用及发展趋势 [J]. 徐娜,李晨希,李荣德,尹红霞.  材料保护. 2008(05)
[8]激光熔覆沉积制备多层316L不锈钢-Stellite31合金梯度功能材料 [J]. 张永忠,席明哲,石力开.  金属热处理. 2007(09)
[9]激光直接制造金属零件技术发展综述 [J]. 张冬云.  中国机械工程. 2006(S2)
[10]表面硬度梯度分布对多臂主凸轮机构耐磨性的影响 [J]. 胡一铭.  纺织机械. 2006(04)

博士论文
[1]激光熔覆INCONEL 718合金涂层的成分偏聚与强化机理研究[D]. 张尧成.上海交通大学. 2013
[2]高推重比航空发动机整体精铸燃烧室机匣用高强度高温合金研究[D]. 陈伟.南京理工大学. 2007

硕士论文
[1]激光熔覆成形316L有角度薄壁件的工艺研究[D]. 马婧.石家庄铁道大学. 2016
[2]激光快速成形316L/Inconel718功能梯度材料的研究[D]. 梁晓康.大连理工大学. 2010



本文编号：3536568