侧向搅拌摩擦增材制造工艺与组织性能研究

发布时间：2023-05-24 23:39

　　搅拌摩擦增材制造技术(Friction Stir Additive Manufacturing,FSAM)解决了大多数基于熔融的金属增材制造的固有缺陷,在轻合金增材方面独具优势。但现有的固态搅拌摩擦增材制造技术存在着颗粒易污染的问题、增材效率较低、材料利用率较低等问题,使搅拌摩擦增材制造在工程运用中出现困难。因此,本文采用搅拌摩擦焊与增材制造相结合的技术,开发了一种无轴肩的侧向搅拌摩擦增材制造技术。本文选取6156-T6铝合金的侧向搅拌摩擦增材制造作为研究对象,自主设计了适用于侧向搅拌摩擦增材制造的增材工具,对增材过程中的工艺参数的选择及优化进行了探索,阐述了侧向FSAM工艺流程的特点,揭示了工艺参数对增材区表面成型的影响;通过外观成形及内部宏观成型确定最佳工艺参数后,系统的对比了不同工艺参数下,侧向FSAM增材区的宏微观组织及力学性能等的区别;通过测量侧向FSAM增材过程中的温度变化并关联增材区组织性能的改变,揭示了不同阶段的能量热输入特征及热输入对增材区组织性能的影响。采用设计制造的侧向FSAM增材工具进行增材制造,为了保证侧向FSAM的热输入,增材工具需在600r/min以上转速...

【文章页数】：68 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 课题研究的目的及意义
    1.2 搅拌摩擦增材制造技术研究现状
        1.2.1 粉末进料式搅拌摩擦增材制造
        1.2.2 损耗沉积式搅拌摩擦增材制造
        1.2.3 以板材为进料的搅拌摩擦增材制造
    1.3 课题的研究内容
2 试验材料、设备及分析方法
    2.1 侧向FSAM制造原理
    2.2 试验材料
    2.3 试验设备及增材制造试验方法
        2.3.1 试验设备
        2.3.2 增材制造试验方法
    2.4 试验分析方法
        2.4.1 增材区整体形貌分析
        2.4.2 增材区拉伸性能分析
        2.4.3 增材区显微组织分析
        2.4.4 温度的采集与分析
    2.5 本章小结
3 侧向搅拌摩擦增材制造工艺研究
    3.1 增材工具的设计加工
    3.2 侧向搅拌摩擦增材夹具与垫板
        3.2.1 夹具选择方案
        3.2.2 垫板材料的选择
    3.3 侧向搅拌摩擦增材制造工艺参数的确定
        3.3.1 增材工具倾角的确定
        3.3.2 下压量的确定
        3.3.3 旋转速度范围的确定
        3.3.4 行进速度范围的确定
    3.4 工艺参数对增材区成型的影响
        3.4.1 工艺参数对增材高度的影响
        3.4.2 旋转速度对增材成型的影响
        3.4.3 行进速度对增材成型的影响
        3.4.4 侧向FSAM增材区整体形貌
    3.5 本章小结
4 侧向FSAM增材区的组织性能分析
    4.1 增材区拉伸性能
        4.1.1 拉伸力学分析
        4.1.2 拉伸断口分析
    4.2 显微硬度对比分析
    4.3 侧向搅拌摩擦增材制造增材区组织分析
        4.3.1 宏观金相组织分析
        4.3.2 微观组织对比分析
        4.3.3 侧向FSAM增材区缺陷分析
    4.4 本章小结
5 温度场对增材区组织性能的影响
    5.1 侧向FSAM增材区的温度场特点
        5.1.1 侧向FSAM产热与导热方式
        5.1.2 侧向FSAM产热及导热相关理论
        5.1.3 侧向FSAM温度变化趋势
    5.2 侧向FSAM工艺参数对温度场的影响
        5.2.1 增材工具转速对温度场的影响
        5.2.2 增材工具行进速度对温度场的影响
    5.3 温度场对增材区的组织性能的影响规律
        5.3.1 温度场对增材区金属组织的影响
        5.3.2 温度场对增材区性能的影响
    5.4 本章小结
结论
参考文献
附录
攻读学位期间发表的学术论文
致谢



本文编号：3822508