【摘要】：粉末材料的激光選區(qū)熔化技術(shù)在生產(chǎn)過程的應(yīng)用越來越廣泛。粉末材料流動性的好壞對成型件的質(zhì)量有至關(guān)重要的影響,對粉末材料的流動性進(jìn)行綜合評價并研究其流動性影響因素對于激光選區(qū)熔化用粉末的選取具有較大意義。另外,激光選區(qū)熔化成型過程中影響因素較多,其中工藝參數(shù)是極為重要的因素。通過改變成型過程中工藝參數(shù)并研究其對激光選區(qū)熔化基本成型過程的影響是十分必要的。本文首先通過對5種不同顆粒形貌及粒徑的TC4(Ti6Al4V)粉末進(jìn)行流動性測試,分析了粉末樣品本身性質(zhì)對其流動性的影響。討論了對激光選區(qū)熔化過程影響較大的粉末流動性指標(biāo),為選擇合適的粉末材料提供了理論依據(jù)。隨后利用Renishaw商業(yè)TC4粉末及AM 250激光選區(qū)熔化設(shè)備結(jié)合不同的成型參數(shù)進(jìn)行了單道成型、單層成型、塊體成型以及激光表面重熔研究。研究結(jié)果表明:粉末的粒度和顆粒形狀對粉末的流動性有較大的影響。粒度分布較為均勻的球形粉末其壓縮性和流動能較低,粉體內(nèi)部的結(jié)合力較小,較容易流動且流動穩(wěn)定性較好。這對于打印用粉末的存儲,運(yùn)輸以及打印時粉末從料斗中流出有至關(guān)重要的作用。剪切測試較好的反映了粉末材料從料斗中流出時的狀態(tài),即在重力的作用下下面粉末受到一定正應(yīng)力作用,流出時粉體發(fā)生剪切行為。流動函數(shù)可以較好的表征粉體屈服應(yīng)力以及粉體自身結(jié)合強(qiáng)度的關(guān)系。流動函數(shù)值越大粉末顆粒結(jié)合性越差,粉末的流動性越好。粉末床打印中可以利用流動函數(shù)對所用粉末的流動性進(jìn)行量化,完成粉末的初步篩選。選區(qū)激光熔化實(shí)驗(yàn)中,選擇較大的激光功率以及適當(dāng)?shù)狞c(diǎn)曝光時間可以保證熔道成型較為均勻。在單熔道成型質(zhì)量良好的條件下選擇較小的掃描間距可以得到表面質(zhì)量較好的單層試樣,隨著掃描間距增大,單層成型樣品的表面粗糙度Ra隨之增加。其表面型貌由相對平整變?yōu)槿鄣乐g無搭接。在保證成型質(zhì)量的前提下選擇150μm掃描間距成型試樣可以提高成型效率。塊體成型時在能量密度較低時,隨著能量密度的增加,樣品的致密度隨之增加;當(dāng)能量密度過大時會使樣品密度降低,且在多層成型時增加了這一現(xiàn)象的累積。對試樣橫截面以及縱截面進(jìn)行顯微組織分析得出試樣內(nèi)部分布有大量的前β晶,晶內(nèi)組織為馬氏體。由于多次成型過程中后一層的加熱對已成型的層有循環(huán)熱處理作用,產(chǎn)生了部分α+β組織。顯微硬度結(jié)果可以看出試樣總體硬度高于鑄件。表面重熔處理可以明顯降低試樣表面粗糙度,但隨著重熔次數(shù)的增加,無法消除試樣表面粉末粘附現(xiàn)象。經(jīng)過噴砂處理可以去除樣品表面粘附的粉末顆粒,改善樣品表面質(zhì)量,但噴砂后樣品表面粗糙度依然沒有達(dá)到較低值。表面重熔可以減少試樣表面熔道的不平整度以及微小孔洞等缺陷。由于冷卻速度不同以及成型累加效應(yīng),多層成型樣品表面粗糙度較單層樣品差。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：山東建筑大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TG146.23;TG665

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本文編號：2382272