本文選題：激光立體成形 + 激光增材制造�。� 參考：《長安大學》2017年碩士論文

【摘要】：激光立體成形技術(shù)兼顧精確成形和性能成性的需求,在設計新型鈦合金和工程實踐中應用廣泛。Ti-V-Cr系阻燃鈦合金具有較優(yōu)良的機械性能和阻燃性能,是目前較成熟的航空發(fā)動機用阻燃鈦合金材料。本研究以純Ti、純V和純Cr的混合元素粉末為原料,使用高吸收率的半導體激光器和連續(xù)快軸流CO2激光器成形Ti-xV-15Cr(20≤x≤35)合金,針對其組織演化規(guī)律以及部分性能展開研究,取得的主要研究成果如下:1.以混合元素粉末為原料激光立體成形制備的試樣符合預期成分配比,未出現(xiàn)宏觀成分偏析;物相分析的結(jié)果顯示,Ti-xV-15Cr(20≤x≤35)合金由體心立方單相β組成,無第二相析出。針對半導體激光束成形Ti-xV-15Cr(20≤x≤35)合金的凝固組織展開研究,結(jié)果表明,V元素含量的增加對合金凝固組織形態(tài)未產(chǎn)生顯著影響,晶粒平均尺寸逐漸減小,Ti-V-15Cr合金的凝固組織均是由竹節(jié)狀的柱狀晶或類等軸晶組成,頂部皆由細小等軸晶層組成,隨著V含量的增加,頂部等軸晶厚度逐漸減小。2.基于多元合金凝固柱狀晶/等軸晶轉(zhuǎn)變(Columnar to equiaxed transition,CET)模型以及激光沉積過程熔池凝固條件分析,揭示激光立體成形Ti-V-15Cr合金凝固組織形成機理。結(jié)果表明,Ti-xV-15Cr(20≤x≤35)合金中,V含量的增加對CET轉(zhuǎn)變臨界條件的影響極小,凝固條件一定時,V元素含量的增加不會對合金凝固組織形態(tài)產(chǎn)生顯著影響,因而半導體激光立體成形Ti-xV-15Cr(20≤x≤35)合金中,V元素由20wt%增加至35wt%,合金凝固組織形態(tài)未產(chǎn)生明顯變化,理論分析與實驗觀察結(jié)果一致。此外,研究發(fā)現(xiàn),熔池凝固條件是影響激光立體成形Ti-xV-15Cr(20≤x≤35)合金凝固組織形態(tài)的關鍵。基于以上分析,選擇典型成分合金Ti-35V-15Cr,采用CO2激光器激光沉積制備合金試樣,以顯著改變?nèi)鄢啬虠l件。結(jié)果表明,在采用CO2激光束,且對沉積工藝進行合理設計的條件下,得到由全?柱狀晶組成的Ti-35V-15Cr合金試樣。表明激光立體成形Ti-xV-15Cr(20≤x≤35)合金的凝固組織具有較高的可控性,通過合理設計控制工藝,能夠?qū)崿F(xiàn)合金凝固組織調(diào)控。3.在組織演化規(guī)律研究的基礎上,對激光立體成形Ti-xV-15Cr(20≤x≤35)合金及其不同區(qū)域進行了納米壓痕、顯微硬度測試以及阻燃性能測試,結(jié)果表明:在相同的工藝條件下,隨著V元素含量的增加,Ti-xV-15Cr(20≤x≤35)合金在最大載荷時的平均硬度逐漸增加;此外,觀察Ti-xV-15Cr(20≤x≤35)合金的硬度-位移曲線可以發(fā)現(xiàn),自沉積層的底部到頂部,各合金的硬度與彈性模量都呈逐漸增加的趨勢,而位移則逐漸減小。在阻燃性能方面,隨著V元素含量的增加,合金燃燒的速率逐漸降低,激光立體成形Ti-xV-15Cr(20≤x≤35)合金的阻燃性能逐漸增強。
[Abstract]:Laser solid forming technology has been widely used in the design of new titanium alloys and in engineering practice. It has excellent mechanical properties and flame retardant properties.It is a relatively mature flame retardant titanium alloy material for aero-engine at present.In this paper, the mixed element powder of pure Ti, pure V and pure Cr is used as raw material, high absorptivity semiconductor laser and continuous fast axial flow CO2 laser are used to form Ti-xV-15Cr(20 鈮，

本文編號：1743333