本文關(guān)鍵詞：選區(qū)激光熔化多相增強(qiáng)Al基復(fù)合材料成形機(jī)理及性能研究

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【摘要】：本文采用不同尺寸的SiC粉末與AlSi10Mg粉末,將兩種粉末均勻混合做為原始粉末,采用選區(qū)激光熔化(Selective Laser Melting,SLM)技術(shù)成功制備出多相增強(qiáng)Al基復(fù)合材料(Aluminum Matrix Composites,AMCs)。研究激光加工參數(shù)對SLM成形AMCs物相、致密度、顯微組織、顯微硬度及摩擦磨損性能的影響,探討SiC顆粒尺寸對SLM成形件組織及性能的影響,分析SLM成形過程中熔池內(nèi)原位反應(yīng)過程及原位增強(qiáng)相的生長機(jī)制。SiC顆粒與Al熔體發(fā)生反應(yīng)生成原位Al4SiC4增強(qiáng)相,SLM成形多相增強(qiáng)AMCs內(nèi)部增強(qiáng)相包括SiC顆粒,片形Al4SiC4結(jié)構(gòu),顆粒Al4SiC4結(jié)構(gòu)。當(dāng)激光能量輸入較低時,原位反應(yīng)程度較低,Al4SiC4相生長不充分,試樣顯微組織均勻性較低,其致密度及性能較差。當(dāng)激光線能量密度為1000 J/m時,原位反應(yīng)程度提高,SiC顆粒尺寸減小,片狀A(yù)l4SiC4增強(qiáng)相充分生長,顆粒Al4SiC4增強(qiáng)相在集體中分布均勻,其密度可達(dá)理論密度的96%,顯微硬度高達(dá)214 HV0.1,摩擦系數(shù)和磨損率較小,分別為0.39和1.56×10-5 mm3 N-1 m-1。隨著所添加SiC粉末顆粒尺寸的減小,SLM成形多相增強(qiáng)AMCs試樣的致密度及顯微組織均勻性逐漸提高,其顯微硬度及摩擦磨損性能均有得到提升。采用細(xì)顆粒SiC粉末(D50=5μm)時,成形試樣致密度較高,內(nèi)部殘余SiC顆粒尺寸較小,分布均勻,試樣內(nèi)部片狀A(yù)l4SiC4增強(qiáng)相生長充分,顆粒狀A(yù)l4SiC4增強(qiáng)相接近納米尺寸。此時,試樣的顯微硬度達(dá)218.5 HV0.1,比采用粗顆粒SiC粉末時高出80%,摩擦系數(shù)及磨損率僅為0.34和2.94×10-5 mm3 N-1 m-1。SLM成形多相增強(qiáng)AMCs試樣內(nèi)部原位增強(qiáng)相的生長受到所采用激光參數(shù)的影響。片狀A(yù)l4SiC4增強(qiáng)相的形成依附于SiC顆粒,隨著所輸入激光線能量的增加,片狀A(yù)l4SiC4逐漸長大。顆粒狀A(yù)l4SiC4增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的生長與激光能量輸入及熔池內(nèi)熔體的粘度有關(guān)。輸入熔池的激光能量低,熔池內(nèi)熔體粘度大,Al4SiC4增強(qiáng)顆粒重排率較低,在熔池內(nèi)分布不均勻,小顆粒相互聚集長大。增加激光能量輸入,熔池內(nèi)熔體粘度減小,Marangoni對流增強(qiáng),Al4SiC4顆粒在熔池內(nèi)均勻分布,增強(qiáng)顆粒尺寸可達(dá)到納米尺度。
【關(guān)鍵詞】：選區(qū)激光熔化 Al基復(fù)合材料 原位反應(yīng) 顯微硬度 摩擦磨損性能
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TB333
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-11
• 第一章 緒論11-22
• 1.1 激光增材制造技術(shù)11-17
• 1.1.1 激光熔化沉積技術(shù)12-14
• 1.1.2 選區(qū)激光熔化技術(shù)14-15
• 1.1.3 選區(qū)激光熔化技術(shù)研究現(xiàn)狀15-17
• 1.2 金屬基復(fù)合材料17-19
• 1.2.1 金屬基復(fù)合材料發(fā)展與應(yīng)用17-18
• 1.2.2 典型的金屬基復(fù)合材料18-19
• 1.3 SLM成形AL基復(fù)合材料研究現(xiàn)狀19-21
• 1.4 本課題主要研究內(nèi)容21-22
• 第二章 實(shí)驗(yàn)過程及表征22-26
• 2.1 原始粉末材料22
• 2.2 選區(qū)激光熔化成形設(shè)備22
• 2.3 實(shí)驗(yàn)表征22-26
• 2.3.1 致密度測定22-23
• 2.3.2 物相分析23
• 2.3.3 光學(xué)顯微鏡分析23-24
• 2.3.4 掃描電子顯微鏡分析24
• 2.3.5 顯微硬度測定24
• 2.3.6 摩擦磨損性能測定24-26
• 第三章 激光加工參數(shù)對SLM成形多相增強(qiáng)AMCS組織及性能的影響26-39
• 3.1 實(shí)驗(yàn)過程26-28
• 3.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析28-38
• 3.2.1 物相分析28-29
• 3.2.2 顯微組織分析29-33
• 3.2.3 致密化行為分析33-34
• 3.2.4 顯微硬度實(shí)驗(yàn)分析34-35
• 3.2.5 摩擦磨損實(shí)驗(yàn)分析35-38
• 3.3 本章實(shí)驗(yàn)小結(jié)38-39
• 第四章 SIC顆粒尺寸對SLM成形多相增強(qiáng)AMCS組織及性能的影響39-52
• 4.1 實(shí)驗(yàn)過程39-40
• 4.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論40-50
• 4.2.1 物相分析40-42
• 4.2.2 SiC顆粒尺寸對SLM成形AMCs試樣致密度的影響42-44
• 4.2.3 SiC顆粒尺寸對SLM成形AMCs試樣顯微組織演變的影響44-47
• 4.2.4 SiC顆粒尺寸對SLM成形AMCs試樣顯微硬度的影響47-48
• 4.2.5 SiC顆粒尺寸對SLM成形AMCs試樣摩擦磨損性能的影響48-50
• 4.3 本章實(shí)驗(yàn)小結(jié)50-52
• 第五章 SLM加工過程中AL4SIC4陶瓷相生長機(jī)制52-61
• 5.1 實(shí)驗(yàn)過程52-54
• 5.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論54-60
• 5.2.1 物相分析54-55
• 5.2.2 原位增強(qiáng)結(jié)構(gòu)生長機(jī)制分析55-60
• 5.2.2.1 原位增強(qiáng)結(jié)構(gòu)生長形態(tài)55-58
• 5.2.2.2 原位增強(qiáng)結(jié)構(gòu)生長機(jī)制分析58-60
• 5.3 本章實(shí)驗(yàn)小結(jié)60-61
• 第六章 結(jié)論61-63
• 參考文獻(xiàn)63-73
• 致謝73-75
• 在學(xué)期間的研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文75-76

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7 師文慶;楊永強(qiáng);;選區(qū)激光熔化中激光束的傳輸變換及聚焦特性[J];激光技術(shù);2008年03期

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