2195铝锂合金激光选区熔化成形及裂纹缺陷调控

发布时间：2023-10-06 14:36

　　相对传统铝合金,铝锂合金具有更高的比强度和比刚度,此外,铝锂合金还具有低温性能、耐腐蚀性等一系列优势,在航天航空领域逐渐替代传统铝合金的使用,考虑到传统的加工方式越来越难以适应复杂的结构设计,通过激光选区熔化(Selective laser melting,SLM)技术进行结构件的制备不仅可以缩短结构设计制造周期,也可以有效降低成本。然而,目前进行SLM制备铝锂合金的研究非常缺乏,因此本文以2195铝锂合金粉末为对象,研究了2195铝锂合金的成形质量、缺陷形成机制以及组织性能,针对缺陷形成机理,采用了Zr合金化以及(Er-Zr)复合合金化的方式SLM成形Al-Li合金,以达到裂纹缺陷消除的目的。为探索有效的SLM成形Al-Li合金工艺,在较大的工艺参数范围内进行了SLM成形Al-Li合金过程,研究了不同工艺参数对致密度的影响规律,并综合分析得到了高致密度试样的成形工艺区间,即扫描间距为90μm,低功率(80-160W)以及低扫描速度(60-100mm/s),最优致密度达到99.97%。对SLM成形Al-Li合金块体试样表面成形质量研究发现,表面普遍存在飞溅、表面浮渣以及在表面呈纵横交错...

【文章页数】：79 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 课题背景及研究目的和意义
    1.2 铝锂合金的发展及应用
    1.3 激光选区熔化技术概述
        1.3.1 激光选区熔化技术简介
        1.3.2 SLM技术工艺参数选取
    1.4 Al-Li合金及铝合金激光选区熔化成形现状
        1.4.1 Al-Li合金增材制造研究现状
        1.4.2 2XXX及7XXX铝合金SLM成形现状
        1.4.3 铝合金复合微合金化方法
    1.5 本文的主要研究内容
第2章 试验材料与方法
    2.1 试验材料
    2.2 试验设备与SLM制备过程
        2.2.1 试验设备
        2.2.2 制备方法
    2.3 分析测试方法
        2.3.1 致密度分析
        2.3.2 表面形貌及金相分析
        2.3.3 X射线衍射物相分析(XRD)
        2.3.4 SEM扫描电镜分析
        2.3.5 硬度性能测试
第3章 激光选区熔化温度场及应力场分析
    3.1 引言
    3.2 温度场模型描述
        3.2.1 温度控制方程
        3.2.2 热源模型
    3.3 应力场模型描述
    3.4 边界条件和初始条件
    3.5 SLM模型网格划分
    3.6 材料属性的加载
    3.7 模拟结果的验证
第4章 SLM制备铝锂合金块体试样质量分析
    4.1 SLM制备铝锂合金致密度分析
        4.1.1 SLM成形铝锂合金工艺设计
        4.1.2 Al-Li合金致密度分析
    4.2 SLM成形Al-Li合金缺陷分析
        4.2.1 SLM成形Al-Li合金表面缺陷
        4.2.2 SLM成形铝锂合金侧面缺陷分析
        4.2.3 裂纹形成机理
        4.2.4 裂纹抑制方法
    4.3 本章小结
第5章 微合金化SLM成形2195铝锂合金质量分析
    5.1 Zr合金化后成形质量分析
        5.1.1 Zr微合金化SLM成形铝锂合金致密度分析
        5.1.2 Zr合金化后组织缺陷分析
    5.2 Er-Zr复合合金化后成形质量分析
        5.2.1 Er-Zr复合合金化后致密度分析
        5.2.2 Er-Zr复合合金化SLM成形铝锂合金缺陷分析
    5.3 Zr微合金化对SLM制备2195铝锂合金组织和性能影响
        5.3.1 Zr合金化后的组织分析
        5.3.2 Zr合金化前后硬度分析
    5.4 本章小结
结论
参考文献
致谢



本文编号：3851891