选区激光熔化CoCrW合金工艺优化和微观组织分析
发布时间：2022-09-28 20:44
近年来,随着增材制造技术（Additive Manufacturing,AM）的发展,个性化的制造进程加快,选区激光熔化（Selective Laser Melting,SLM）是金属增材制造领域的代表性技术,能够直接快速成型具有复杂结构、高性能、高精度的功能零件。CoCrW合金具有优异耐磨性、耐腐蚀性和生物相容性,在医疗领域被广泛应用于制造义齿、关节等植入物。本论文以齿科用CoCrW合金粉末为实验材料,使用选区激光熔化技术直接成型,通过改变成型过程中的工艺参数,对成型试样显微组织和性能进行了研究。主要内容包括以下几个方面:（1）研究了SLM工艺参数对试样熔池几何形貌的影响规律。通过设计单因素实验,分别改变SLM过程中的激光功率、扫描速度和扫描线间距,测量了不同工艺下试样的熔池宽度w和深度h,得出的规律是:w和h与激光功率呈正相关,当激光功率为300W时,w和h分别为189μm和64μm;w和h与激光功率呈负相关,当激光功率为700mm/s时,w和h分别为122μm和61μm;增加扫描线间距会使熔池的层内重熔区域显著增加。（2）优化了SLM工艺参数。通过设计多因素实验,改变SLM过程中...
【文章页数】：64 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
1 绪论
1.1 课题的研究背景
1.2 选区激光熔化技术的原理和研究情况
1.2.1 技术原理
1.2.2 激光选区熔化技术的应用
1.2.3 国内外研究情况
1.3 CoCrW合金特性及其应用
1.3.1 CoCrW合金特性
1.3.2 CoCrW合金的应用
1.4 选区激光熔化过程中关键问题讨论
1.4.1 熔池的形成和动力学原理
1.4.2 外延生长现象
1.4.3 亚晶粒组织
1.5 课题意义及研究内容
1.5.1 研究目的及意义
1.5.2 本文主要研究内容
2 实验材料、设备和方法
2.1 实验材料
2.2 选区激光熔化设备和方法
2.2.1 选区激光熔化设备
2.2.2 激光扫描策略
2.3 实验检测方法和设备
2.4 本章小结
3 SLM工艺参数对熔池几何形貌的影响
3.1 引言
3.2 熔池特征观察
3.3 影响熔池几何形状关键因素讨论
3.4 激光功率和扫描速度对熔池几何形貌的影响
3.4.1 激光功率对熔池几何形貌的影响
3.4.2 扫描速度对熔池几何形貌的影响
3.5 扫面线间距对熔池几何形貌的影响
3.6 本章小结
4 SLM工艺参数优化
4.0 引言
4.1 实验方案
4.2 致密度分析
4.3 拉伸性能讨论
4.3.1 拉伸结果分析
4.3.2 断口形貌分析
4.4 成型效率分析
4.5 工艺参数优化结果
5 SLM微观组织分析
5.1 引言
5.2 亚晶粒组织
5.3 外延生长现象
5.4 本章小结
6 结论
参考文献
攻读硕士学位期间取得的研究成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]TiC/Inconel 718复合材料选区激光熔化成形的热物理机制[J]. 石齐民,顾冬冬,顾荣海,陈文华,戴冬华,陈洪宇. 稀有金属材料与工程. 2017(06)
[2]Differences in microstructure and properties between selective laser melting and traditional manufacturing for fabrication of metal parts: A review[J]. Bo SONG,Xiao ZHAO,Shuai LI,Changjun HAN,Qingsong WEI,Shifeng WEN,Jie LIU,Yusheng SHI. Frontiers of Mechanical Engineering. 2015(02)
[3]Al-1.5%Cu合金定向凝固界面形态演化（英文）[J]. 屈敏,刘林,崔岩,刘峰斌. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2015(02)
[4]3-D打印技术在颌面骨缺损修复重建的应用[J]. 余丹,刘建华,朱慧勇,李志勇,黄旭,魏栋,林轶,何剑锋,赵文权. 中国修复重建外科杂志. 2014(03)
[5]Metal Fabrication by Additive Manufacturing Using Laser and Electron Beam Melting Technologies[J]. Lawrence E. Murr,Sara M. Gaytan,Diana A. Ramirez,Edwin Martinez,Jennifer Hernandez,Krista N. Amato,Patrick W. Shindo,Francisco R. Medina,Ryan B. Wicker. Journal of Materials Science ＆ Technology. 2012(01)
[6]激光快速成形钴铬合金机械性能研究[J]. 刘治,吕晓卫,张春宝,高勃. 实用口腔医学杂志. 2010(04)
[7]动态聚焦激光振镜扫描系统的误差分析及图形校正算法[J]. 文世峰,史玉升,谢军. 新技术新工艺. 2009(05)
[8]激光快速成形过程中316L不锈钢显微组织的演变[J]. 林鑫,杨海欧,陈静,黄卫东. 金属学报. 2006(04)
[9]牙种植体材料的研究进展[J]. 张丁华,孙皎. 口腔材料器械杂志. 2006(01)
[10]钛板修复下颌骨缺损的远期失败因素分析[J]. 张益,张建国,俞光岩. 中华口腔医学杂志. 1999(04)
博士论文
[1]激光选区熔化微尺度熔池特性与凝固微观组织[D]. 周鑫.清华大学 2016
[2]基于激光选区熔化技术的个性化植入体设计与直接制造研究[D]. 宋长辉.华南理工大学 2014
[3]钨及钨合金的选择性激光熔化过程中微观组织演化研究[D]. 张丹青.华中科技大学 2011
[4]金属粉末选择性激光熔化成形的关键基础问题研究[D]. 李瑞迪.华中科技大学 2010
[5]选择性激光烧结快速成形中振镜扫描与控制系统的研究[D]. 文世峰.华中科技大学 2010
硕士论文
[1]基于埋管法的随形冷却注塑模关键技术研究[D]. 闵全钊.华南理工大学 2015
[2]注塑模随形冷却优化设计及分型制造方法的研究[D]. 王勇.湖北工业大学 2013
[3]选区激光熔化成形SRR99镍基单晶的基础研究[D]. 潘爱琼.华中科技大学 2013
[4]随形冷却注塑模的设计与制造关键技术研究[D]. 伍志刚.华中科技大学 2007
[5]选择性激光熔化设备和工艺研究[D]. 刘强.华中科技大学 2007
本文编号：3682353
【文章页数】：64 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
1 绪论
1.1 课题的研究背景
1.2 选区激光熔化技术的原理和研究情况
1.2.1 技术原理
1.2.2 激光选区熔化技术的应用
1.2.3 国内外研究情况
1.3 CoCrW合金特性及其应用
1.3.1 CoCrW合金特性
1.3.2 CoCrW合金的应用
1.4 选区激光熔化过程中关键问题讨论
1.4.1 熔池的形成和动力学原理
1.4.2 外延生长现象
1.4.3 亚晶粒组织
1.5 课题意义及研究内容
1.5.1 研究目的及意义
1.5.2 本文主要研究内容
2 实验材料、设备和方法
2.1 实验材料
2.2 选区激光熔化设备和方法
2.2.1 选区激光熔化设备
2.2.2 激光扫描策略
2.3 实验检测方法和设备
2.4 本章小结
3 SLM工艺参数对熔池几何形貌的影响
3.1 引言
3.2 熔池特征观察
3.3 影响熔池几何形状关键因素讨论
3.4 激光功率和扫描速度对熔池几何形貌的影响
3.4.1 激光功率对熔池几何形貌的影响
3.4.2 扫描速度对熔池几何形貌的影响
3.5 扫面线间距对熔池几何形貌的影响
3.6 本章小结
4 SLM工艺参数优化
4.0 引言
4.1 实验方案
4.2 致密度分析
4.3 拉伸性能讨论
4.3.1 拉伸结果分析
4.3.2 断口形貌分析
4.4 成型效率分析
4.5 工艺参数优化结果
5 SLM微观组织分析
5.1 引言
5.2 亚晶粒组织
5.3 外延生长现象
5.4 本章小结
6 结论
参考文献
攻读硕士学位期间取得的研究成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]TiC/Inconel 718复合材料选区激光熔化成形的热物理机制[J]. 石齐民,顾冬冬,顾荣海,陈文华,戴冬华,陈洪宇. 稀有金属材料与工程. 2017(06)
[2]Differences in microstructure and properties between selective laser melting and traditional manufacturing for fabrication of metal parts: A review[J]. Bo SONG,Xiao ZHAO,Shuai LI,Changjun HAN,Qingsong WEI,Shifeng WEN,Jie LIU,Yusheng SHI. Frontiers of Mechanical Engineering. 2015(02)
[3]Al-1.5%Cu合金定向凝固界面形态演化（英文）[J]. 屈敏,刘林,崔岩,刘峰斌. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2015(02)
[4]3-D打印技术在颌面骨缺损修复重建的应用[J]. 余丹,刘建华,朱慧勇,李志勇,黄旭,魏栋,林轶,何剑锋,赵文权. 中国修复重建外科杂志. 2014(03)
[5]Metal Fabrication by Additive Manufacturing Using Laser and Electron Beam Melting Technologies[J]. Lawrence E. Murr,Sara M. Gaytan,Diana A. Ramirez,Edwin Martinez,Jennifer Hernandez,Krista N. Amato,Patrick W. Shindo,Francisco R. Medina,Ryan B. Wicker. Journal of Materials Science ＆ Technology. 2012(01)
[6]激光快速成形钴铬合金机械性能研究[J]. 刘治,吕晓卫,张春宝,高勃. 实用口腔医学杂志. 2010(04)
[7]动态聚焦激光振镜扫描系统的误差分析及图形校正算法[J]. 文世峰,史玉升,谢军. 新技术新工艺. 2009(05)
[8]激光快速成形过程中316L不锈钢显微组织的演变[J]. 林鑫,杨海欧,陈静,黄卫东. 金属学报. 2006(04)
[9]牙种植体材料的研究进展[J]. 张丁华,孙皎. 口腔材料器械杂志. 2006(01)
[10]钛板修复下颌骨缺损的远期失败因素分析[J]. 张益,张建国,俞光岩. 中华口腔医学杂志. 1999(04)
博士论文
[1]激光选区熔化微尺度熔池特性与凝固微观组织[D]. 周鑫.清华大学 2016
[2]基于激光选区熔化技术的个性化植入体设计与直接制造研究[D]. 宋长辉.华南理工大学 2014
[3]钨及钨合金的选择性激光熔化过程中微观组织演化研究[D]. 张丹青.华中科技大学 2011
[4]金属粉末选择性激光熔化成形的关键基础问题研究[D]. 李瑞迪.华中科技大学 2010
[5]选择性激光烧结快速成形中振镜扫描与控制系统的研究[D]. 文世峰.华中科技大学 2010
硕士论文
[1]基于埋管法的随形冷却注塑模关键技术研究[D]. 闵全钊.华南理工大学 2015
[2]注塑模随形冷却优化设计及分型制造方法的研究[D]. 王勇.湖北工业大学 2013
[3]选区激光熔化成形SRR99镍基单晶的基础研究[D]. 潘爱琼.华中科技大学 2013
[4]随形冷却注塑模的设计与制造关键技术研究[D]. 伍志刚.华中科技大学 2007
[5]选择性激光熔化设备和工艺研究[D]. 刘强.华中科技大学 2007
本文编号：3682353
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