鈦合金與氧化鋯在航空航天、醫(yī)用植入體等領域都有廣泛應用,將氧化鋯添加到鈦合金中形成復合材料,可以增加強度和硬度,改善耐磨性和高溫性能等。但鈦合金與氧化鋯互不潤濕,傳統(tǒng)制造方法難以達到二者的有效結合。選區(qū)激光熔化（Selective Laser Melting,SLM）技術激光具有能量密度大、成形精度高、速度快、可定制化等特點,是制備鈦基氧化鋯復合材料的理想工藝。本文采用先超聲振動預混合,后混粉機連續(xù)混合的方法,使納米尺度的氧化鋯粉末均勻分布于微米尺度的TC4（Ti-6Al-4V）粉末球的表面,制備了鈦合金與氧化鋯質(zhì)量比分別為100:3和100:10的兩種粉末TC4-3nYSZ和TC4-10nYSZ,然后采用SLM工藝制備鈦基氧化鋯復合材料。利用光學顯微鏡（OM）、掃描電鏡（SEM）、X射線衍射（XRD）等方法研究了復合材料的物相構成和組織特征,分析了其力學性能。研究了 SLM工藝參數(shù)和氧化鋯含量對鈦基氧化鋯復合材料組織性能的影響,結果如下:研究了選區(qū)激光熔化工藝參數(shù)（激光功率P、掃描速度V、掃描間距H）對鈦基氧化材料致密度、成形質(zhì)量的影響。隨著氧化鋯質(zhì)量分數(shù)提高,SLM成形鈦基氧化鋯復... 

【文章來源】：山東大學山東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

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【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．１等離子噴涂氧化鋯表面層的鈦基臺［ｉ７］??Ｆｉｕｒｅ?１．１?Ｐｌａｓｍａ?ｓｒａｙｅｄ?ｔｉｔａｎｉｕｍ?ａｂｕｔｍｅｎｔ?ｏｆ?ｚｉｒｃｏｎｉａ?ｓｕｒｆａｃｅ?ｌａｅｒ１＇７１??

山東大學碩士學位論文??激光器?????１?１—控制系統(tǒng)??刮板�。�??Ｔ??Ｉ?［Ｉ?１７?ｉｎ?￣ｉ￣??試樣基板?粉末??回收腔成形腔?送粉腔??圖１．４選區(qū)激光熔化技術示意圖??Ｆｉｇｕｒｅ?１．４?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｏｆ?ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ?ｌａｓｅｒ?ｍｅｌｔｉｎｇ??１．３．２鈦合金粉末研究??粉末作為ＳＬＭ成形的基礎原料，其質(zhì)量好壞直接決定了成形件質(zhì)量，也影??響著ＳＬＭ過程中工藝參數(shù)的制定。通常以松裝密度、顆粒形狀、粒徑分布、雜??質(zhì)元素含量和空心球率等指標衡量粉末質(zhì)量好壞｜３９］。??（１）松裝密度??ＳＬＭ成形鋪粉的過程中，粉末以松散的狀態(tài)分布于基板上，松裝密度反映??了其內(nèi)部孔隙多少，高的松裝密度有利于成形出致密的合金件。??（２）顆粒形狀??粉末顆粒的微觀形貌決定了?ＳＬＭ過程中均勻鋪展的能力，通常球形度較高??的粉末更易鋪展，成形過程更加穩(wěn)定。球形度差的粉末，容易出現(xiàn)高低不平的表??面形貌，影響成形件質(zhì)量。??（３）粒徑分布??粒徑集中的粉末吸收激光能量時比較均勻，可以同時熔化同時凝固，避免因??熔化凝固時間不一致造成的夾雜，從這點上來說粉末粒徑越集中越好。然而，當??粉末粒徑分散時，大顆粒粉末之間的孔隙被小顆粒粉末填充，松裝密度升高，如??圖１．５所示。所以粉末粒徑分布需要與松裝密度取得平衡。??（４）雜質(zhì)元素含量??氮、氧、氫等元素被認為是不利于鈦合金成形的，在粉末制備過程中就應該??盡量避免摻雜。烘干粉末可以有效降低粉末中氫的含量，ＳＬＭ成形過程中通常??７??

第１章緒論??在惰性氣體的保護下進行，避免高溫下的鈦合金與空氣中的氮氣、氧氣反應。??圖１．５粉末中小顆粒填充到大顆粒的間隙中??Ｆｉｇｕｒｅ?１．５?Ｓｍａｌｌ?ｐａｒｔｉｃｌｅｓ?ｉｎ?ｔｈｅ?ｐｏｗｄｅｒ?ｆｉｌｌ?ｔｈｅ?ｇａｐｓ?ｂｅｔｗｅｅｎ?ｔｈｅ?ｌａｒｇｅ?ｐａｒｔｉｃｌｅｓ??（５）?空心球與夾雜??粉末中的空心粉經(jīng)歷ＳＬＭ過程后，會在成形件內(nèi)部留下氣孔，影響其致密??度，嚴重降低其疲勞性能［４（）］。粉末中的雜質(zhì)留存在ＳＬＭ成形件內(nèi)部導致微裂紋??的產(chǎn)生，造成材料力學性能的下降。由于制粉工藝限制，這兩個問題很難完全避??免，應當嚴格控制粉末中空心球和夾雜的比例。??１．３．３激光系統(tǒng)對ＳＬＭ成形鈦合金性能影響??ＳＬＭ成形ＴＣ４鈦合金的關鍵性能指標是致密度（實際體積與理論體積之比）??和力學性能。激光直接作用于粉末表面，決定了粉末熔化成形過程，因此激光系??統(tǒng)對鈦合金成形性能有重要影響。激光系統(tǒng)中可調(diào)節(jié)的參數(shù)通常包括：激光功率、??掃描速度、掃描間距和掃描層厚等，這些參數(shù)影響了?ＳＬＭ成形的熱過程，從而??影響鈦合金性能。??激光功率、掃描速度、掃描間距、掃描層厚直接影響ＳＬＭ過程的熱量輸入。??熱輸入過高導致飛濺、晶粒粗大等現(xiàn)象，熱輸入過低又會導致未熔合、“球化”??等缺陷。哈爾濱工業(yè)大學張慧等人的研宄表明，熱輸入越大，ＳＬＭ過程中的??熔池寬度和深度越大，熔道中心和熔道邊緣的高度差越大［４２］。高度差過大，不僅??會造成ＳＬＭ成形ＴＣ４鈦合金表面粗糙，更會降低材料致密度和力學性能，在成??形過程中還可能因為高度超過層厚，與運行中的刮刀摩擦，形成裂紋。??ＳＬＭ成形不同材料時，激光系統(tǒng)參數(shù)有

【參考文獻】：
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本文編號：3494233