鈦合金具有熔點高、抗拉強度高、比強度高、比剛度高、生物相容相強、無磁性、耐蝕性強等優(yōu)點,廣泛應(yīng)用于航空航天、軍事工業(yè)、輪船工業(yè)、汽車工業(yè)、石油化工及生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域。但其導(dǎo)熱性差、塑性低、機加工困難、加工周期較長。采用增材制造技術(shù)可以很好地解決鈦合金成形加工難題,使鈦合金的應(yīng)用進一步拓展。高品質(zhì)鈦粉是鈦合金增材制造的基礎(chǔ),由于鈦及鈦合金在高溫條件下極為活潑,易與絕大多數(shù)單質(zhì)及化合物反應(yīng),受到污染,因此高純凈度、高品質(zhì)鈦粉的制備難度很大。目前,鈦粉制備工藝主要存在細粉收得率低、衛(wèi)星球比率高、生產(chǎn)效率低、鈦粉易污染等問題。本研究在吸取國內(nèi)外鈦粉制備技術(shù)優(yōu)點的基礎(chǔ)上,運用高頻感應(yīng)原理、流體力學(xué)原理,采用理論研究、模擬研究與實驗研究相結(jié)合的方法,深入系統(tǒng)地研究了高頻感應(yīng)熔化鈦絲氣霧化技術(shù)（Wire Induction heating Gas Atomization,WIGA）,為WIGA技術(shù)的工業(yè)化應(yīng)用奠定理論和技術(shù)基礎(chǔ)。本研究完成工作及主要成果如下:建立了 2-5mm不同直徑鈦絲的COMSOL熔化模型,通過數(shù)值模擬與優(yōu)化設(shè)計,得到熔化器感應(yīng)線圈的夾角為90°,線圈最優(yōu)單匝直徑為8mm。通過對不... 

【文章來源】：北京科技大學(xué)北京市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：146 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
致謝
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 增材制造技術(shù)的進展
        1.1.1 增材制造技術(shù)的分類
        1.1.2 增材制造用原材料
        1.1.3 鈦合金增材制造技術(shù)的進展
        1.1.4 粉末是金屬增材制造的基礎(chǔ)
    1.2 增材制造用鈦粉的制備技術(shù)進展
        1.2.1 等離子霧化法（PA）
        1.2.2 離心霧化法（CA）
        1.2.3 氣霧化法（GA）
    1.3 高效霧化器的研究
        1.3.1 高效霧化器的研究進展
        1.3.2 高效霧化器的模擬研究進展
    1.4 研究目的
2 研究方案
    2.1 非約束式緊耦合高頻感應(yīng)熔化鈦絲氣霧化裝備建立
    2.2 主要研究內(nèi)容
    2.3 總體技術(shù)路線
    2.4 數(shù)值模擬方案
        2.4.1 鈦絲熔化模擬研究方法
        2.4.2 “氣-液”兩相流霧化模擬研究方法
    2.5 樣品特性測試與表征
        2.5.1 液流溫度測定
        2.5.2 粉末氧含量測定
        2.5.3 俄歇電子能譜測試
        2.5.4 粉末試樣制備
        2.5.5 粉末表面形貌、內(nèi)部組織、粒度、流動性分析
        2.5.6 成形件微觀組織分析
        2.5.7 XRD物相分析
        2.5.8 力學(xué)性能測試
3 鈦絲連續(xù)熔化工藝優(yōu)化研究
    3.1 鈦絲感應(yīng)熔化模型數(shù)值模擬
        3.1.1 電磁感應(yīng)加熱原理
        3.1.2 電磁場微分方程建立
        3.1.3 溫度場微分方程建立
        3.1.4 邊界條件劃分與網(wǎng)格剖分
    3.2 鈦絲熔化模擬研究
        3.2.1 感應(yīng)熔化模型建立
        3.2.2 不同直徑鈦絲熔化結(jié)果研究
    3.3 鈦絲熔化工藝實驗優(yōu)化
        3.3.1 熔化裝備建立
        3.3.2 鈦絲感應(yīng)熔化的工藝優(yōu)化實驗
    3.4 本章小結(jié)
4 非約束式緊耦合霧化器結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究
    4.1 非約束式緊耦合霧化器提出
    4.2 非約束式緊耦合霧化器數(shù)值模擬模型建立
        4.2.1 霧化破碎模型選擇
        4.2.2 邊界條件設(shè)定與網(wǎng)格剖分
        4.2.3 數(shù)值模擬參數(shù)加載
    4.3 霧化氣流傾斜角（α'）對霧化流場的影響
        4.3.1 霧化氣流傾斜角對金屬液的作用
        4.3.2 霧化氣流傾斜角對流場的影響
        4.3.3 最優(yōu)霧化氣流傾斜角的實驗研究
gap)對霧化流場的影響">    4.4 霧化氣流出口縫寬(d_gap)對霧化流場的影響
        4.4.1 霧化氣流出口縫寬對速度場的影響
        4.4.2 霧化氣流出口縫寬對溫度場的影響
g）對霧化流場的影響">    4.5 霧化氣流直徑（D_g）對霧化流場的影響
        4.5.1 霧化氣流直徑對速度場的影響
        4.5.2 霧化氣流直徑對溫度場的影響
    4.6 本章小結(jié)
5 非約束式緊耦合霧化鈦熔體破碎及霧化機理研究
    5.1 熔體的一次霧化研究
        5.1.1 一次霧化模擬的條件設(shè)置
        5.1.2 一次霧化速度場研究
        5.1.3 一次霧化熔體的破碎過程研究
    5.2 熔體的二次霧化研究
    5.3 熔體的凝固過程研究
    5.4 本章小結(jié)
6 非約束式緊耦合霧化鈦粉制備工藝優(yōu)化研究
    6.1 研究方案及裝備
0）對粉體的影響">    6.2 霧化氣流壓強（P₀）對粉體的影響
s）對粉體的影響">    6.3 金屬熔體過熱度（△t_s）對粉體的影響
w）對粉體的影響">    6.4 鈦絲進給速度（v_w）對粉體的影響
    6.5 鈦粉制備工藝參數(shù)優(yōu)化
        6.5.1 鈦粉制備工藝參數(shù)優(yōu)化
        6.5.2 鈦粉粉體表征
    6.6 本章小結(jié)
7 非約束式緊耦合霧化制備鈦粉的SLM工藝及性能研究
    7.1 實驗方案及裝備
    7.2 成形件物理性能
    7.3 成形件微觀組織與相組成
    7.4 成形件力學(xué)性能
        7.4.1 沖擊性能
        7.4.2 拉伸性能
    7.5 本章小結(jié)
8 結(jié)論
9 參考文獻
附錄A 作者簡歷及在學(xué)研究成果
12 學(xué)位論文數(shù)據(jù)集


【參考文獻】：
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本文編號：3152103