激光选区熔化成形TA15钛合金工艺性能研究
发布时间：2020-12-22 16:34
TA15（Ti-6.5Al-2Zr-1Mo-1V）钛合金属于近α型钛合金,不仅具有α型钛合金良好的热强性和可焊性以及接近于α-β型钛合金的工艺塑性,还具有中等的室温和高温强度、低密度和耐腐蚀等优良特质被广泛应用于航空航天零部件及发动机结构中。对于形状、结构复杂的TA15钛合金飞机结构件的制造,传统锻造方法存在设备要求高、工艺复杂、材料利用率低、生产周期长等缺点。激光选区熔化（SLM）技术作为最具潜力的增材制造方法为加工具有成本低、生产周期短以及制造复杂形状的TA15零部件提供了可能,因此研究SLM成形TA15合金的工艺性能具有重要的意义。本文以TA15合金粉末为原料,以激光选区熔化成形技术为加工方法,研究了激光参数对试样内部缺陷和裂纹的影响规律,分析了孔洞和裂纹的形成机制,研究了成形态显微组织,明确了组织形成过程。研究了激光能量密度对成形态组织和力学性能的影响规律,明确了激光能量输入-显微组织-力学性能之间的关系。最后通过研究热处理对成形态组织和力学性能的影响,获得了组织均匀,强度和延伸率匹配良好,力学性能超过锻造标准的热处理试样。研究结果表明:SLM成形工艺参数中扫描间距对上表面形貌...
【文章来源】：北京工业大学北京市 211工程院校
【文章页数】：66 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 激光选区熔化技术
1.1.1 激光选区熔化技术基本原理
1.1.2 激光选区熔化技术特点
1.2 钛合金
1.2.1 钛合金的特性和分类
1.2.2 钛合金的微观组织与性能
1.3 钛合金激光快速成形技术国内外研究现状
1.3.1 钛合金激光选区熔化成形技术研究现状
1.3.2 TA15 合金激光熔化沉积成形研究现状
1.4 本课题主要研究内容
第2章 实验材料和方法
2.1 实验材料
2.2 激光选区熔化成形设备
2.3 显微组织分析方法
2.3.1 光学显微镜（OM）分析
2.3.2 扫描电子显微镜（SEM）分析
2.3.3 X射线衍射（XRD）分析
2.4 力学性能测试
2.5 热处理方案
2.6 本章小结
第3章 SLM成形TA15 合金工艺参数优化
3.1 工艺参数制定方案
3.2 SLM工艺参数对成形质量的影响
3.2.1 激光功率对成形质量的影响
3.2.2 激光扫描速度对成形质量的影响
3.2.3 激光扫描间距对成形质量的影响
3.2.4 激光能量密度对成形质量的影响
3.3 TA15 合金SLM成形裂纹机制
3.3.1 裂纹形貌
3.3.2 开裂原因分析
3.4 本章小结
第4章 TA15 合金SLM成形态组织和力学性能
4.1 TA15 合金SLM成形态组织
4.2 SLM成形态组织马氏体分级现象分析
4.3 激光能量密度对成形态组织和性能的影响
4.3.1 激光能量密度对成形态组织影响
4.3.2 激光能量密度对成形态力学性能影响
4.4 本章小结
第5章 热处理对成形态组织和力学性能的影响
5.1 热处理温度对成形态组织的影响
5.1.1 光镜（OM）组织分析
5.1.2 扫描电镜（SEM）组织分析
5.2 热处理温度对力学性能的影响
5.3 断口分析
5.4 本章小结
第6章 总结与展望
6.1 结论
6.2 展望
参考文献
攻读硕士学位期间所发表的学术论文和专利
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]分层厚度对选区激光熔化成形Ti-5Al-2.5Sn合金组织与性能的影响规律[J]. 高飘,魏恺文,喻寒琛,杨晶晶,王泽敏,曾晓雁. 金属学报. 2018(07)
[2]选区激光熔化钛合金成形工艺和表面形貌研究[J]. 宦君,田宗军,梁绘昕,谢德巧,沈理达,吕非. 应用激光. 2018(02)
[3]多激光束选区熔化成形技术研究[J]. 刘正武,侯春杰,王联凤,朱小刚. 制造技术与机床. 2018(01)
[4]TC4钛合金激光选区熔化成形性能研究[J]. 朱加雷,王凯,马桂殿,焦向东,蔡源超. 应用激光. 2017(06)
[5]成形气氛中氧含量对激光沉积TA15钛合金组织及力学性能的影响[J]. 杨光,冯志国,钦兰云,李长富,任宇航,王维. 稀有金属材料与工程. 2017(06)
[6]选区激光熔化工艺参数对Ti-6Al-4V成形质量的影响[J]. 李吉帅,戚文军,李亚江,黎小辉,王沛,刘建业. 材料导报. 2017(10)
[7]扫描策略对金属粉末选区激光熔化温度场的影响[J]. 陈德宁,刘婷婷,廖文和,张长东,张凯. 中国激光. 2016(04)
[8]材料3D打印技术的研究进展[J]. 黄卫东. 新型工业化. 2016(03)
[9]激光选区熔化近α钛合金开裂机理及抑制研究[J]. 周旭,周燕,魏青松,朱伟. 中国机械工程. 2015(20)
[10]3D打印技术在生物医学领域的应用[J]. 孙慕松,宫俊霞,宋文植. 世界复合医学. 2015(02)
本文编号：2932070
【文章来源】：北京工业大学北京市 211工程院校
【文章页数】：66 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 激光选区熔化技术
1.1.1 激光选区熔化技术基本原理
1.1.2 激光选区熔化技术特点
1.2 钛合金
1.2.1 钛合金的特性和分类
1.2.2 钛合金的微观组织与性能
1.3 钛合金激光快速成形技术国内外研究现状
1.3.1 钛合金激光选区熔化成形技术研究现状
1.3.2 TA15 合金激光熔化沉积成形研究现状
1.4 本课题主要研究内容
第2章 实验材料和方法
2.1 实验材料
2.2 激光选区熔化成形设备
2.3 显微组织分析方法
2.3.1 光学显微镜（OM）分析
2.3.2 扫描电子显微镜（SEM）分析
2.3.3 X射线衍射（XRD）分析
2.4 力学性能测试
2.5 热处理方案
2.6 本章小结
第3章 SLM成形TA15 合金工艺参数优化
3.1 工艺参数制定方案
3.2 SLM工艺参数对成形质量的影响
3.2.1 激光功率对成形质量的影响
3.2.2 激光扫描速度对成形质量的影响
3.2.3 激光扫描间距对成形质量的影响
3.2.4 激光能量密度对成形质量的影响
3.3 TA15 合金SLM成形裂纹机制
3.3.1 裂纹形貌
3.3.2 开裂原因分析
3.4 本章小结
第4章 TA15 合金SLM成形态组织和力学性能
4.1 TA15 合金SLM成形态组织
4.2 SLM成形态组织马氏体分级现象分析
4.3 激光能量密度对成形态组织和性能的影响
4.3.1 激光能量密度对成形态组织影响
4.3.2 激光能量密度对成形态力学性能影响
4.4 本章小结
第5章 热处理对成形态组织和力学性能的影响
5.1 热处理温度对成形态组织的影响
5.1.1 光镜（OM）组织分析
5.1.2 扫描电镜（SEM）组织分析
5.2 热处理温度对力学性能的影响
5.3 断口分析
5.4 本章小结
第6章 总结与展望
6.1 结论
6.2 展望
参考文献
攻读硕士学位期间所发表的学术论文和专利
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]分层厚度对选区激光熔化成形Ti-5Al-2.5Sn合金组织与性能的影响规律[J]. 高飘,魏恺文,喻寒琛,杨晶晶,王泽敏,曾晓雁. 金属学报. 2018(07)
[2]选区激光熔化钛合金成形工艺和表面形貌研究[J]. 宦君,田宗军,梁绘昕,谢德巧,沈理达,吕非. 应用激光. 2018(02)
[3]多激光束选区熔化成形技术研究[J]. 刘正武,侯春杰,王联凤,朱小刚. 制造技术与机床. 2018(01)
[4]TC4钛合金激光选区熔化成形性能研究[J]. 朱加雷,王凯,马桂殿,焦向东,蔡源超. 应用激光. 2017(06)
[5]成形气氛中氧含量对激光沉积TA15钛合金组织及力学性能的影响[J]. 杨光,冯志国,钦兰云,李长富,任宇航,王维. 稀有金属材料与工程. 2017(06)
[6]选区激光熔化工艺参数对Ti-6Al-4V成形质量的影响[J]. 李吉帅,戚文军,李亚江,黎小辉,王沛,刘建业. 材料导报. 2017(10)
[7]扫描策略对金属粉末选区激光熔化温度场的影响[J]. 陈德宁,刘婷婷,廖文和,张长东,张凯. 中国激光. 2016(04)
[8]材料3D打印技术的研究进展[J]. 黄卫东. 新型工业化. 2016(03)
[9]激光选区熔化近α钛合金开裂机理及抑制研究[J]. 周旭,周燕,魏青松,朱伟. 中国机械工程. 2015(20)
[10]3D打印技术在生物医学领域的应用[J]. 孙慕松,宫俊霞,宋文植. 世界复合医学. 2015(02)
本文编号：2932070
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