鈦合金具有密度小、比強度高、比剛度高等特點,是工程輕量化設(shè)計的理想材料。內(nèi)置流道鈦合金結(jié)構(gòu)可在材料輕量化的基礎(chǔ)上進(jìn)一步減小自重、降低能耗,但傳統(tǒng)工藝加工內(nèi)置流道鈦合金結(jié)構(gòu)件存在脫模難、缺陷多、精度低等問題。為此,本文針對內(nèi)置流道鈦合金結(jié)構(gòu)件的選區(qū)激光熔化工藝（Selective laser melting,簡稱SLM）展開研究,分析鈦合金粉末燒結(jié)機理及熔池行為,研究面向內(nèi)置流道結(jié)構(gòu)的掃描策略,基于工藝參數(shù)對流道精度和內(nèi)表面成形質(zhì)量的影響規(guī)律,優(yōu)化了工藝參數(shù),并提出了基于再掃描的成形質(zhì)量持續(xù)提升策略。主要內(nèi)容如下:（1）激光對粉末作用機理及熔池行為研究。分析激光作用于鈦合金粉末過程中能量的變化,建立工藝參數(shù)與熔池特征之間的關(guān)系;研究加工過程中熔池行為對翹曲變形、懸垂面下垂等現(xiàn)象產(chǎn)生的影響,揭示熔池行為對流道不同內(nèi)表面成形質(zhì)量的作用機制,建立工藝參數(shù)-熔池行為-內(nèi)表面成形質(zhì)量之間的關(guān)系,選擇對內(nèi)表面成形質(zhì)量影響顯著的工藝參數(shù)并利用ANSYS仿真得出不同工藝參數(shù)對熔池溫度的影響趨勢。（2）面向內(nèi)置流道結(jié)構(gòu)件的掃描策略優(yōu)化研究。分析掃描策略對表面成形質(zhì)量的影響機制,明確適用于無流道結(jié)構(gòu)層的掃描... 

【文章來源】：江南大學(xué)江蘇省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：127 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

研究路線圖

鈦合金金屬粉末在激光燒結(jié)過程中會相互接觸,而金屬顆粒在接觸過程中會產(chǎn)生液橋。針對該液橋進(jìn)行受力分析不難得出,其主要受顆粒間毛細(xì)力以及已熔化金屬溶液在高熔點金屬之間傳播時產(chǎn)生的摩擦力的作用,其中毛細(xì)力的作用是促進(jìn)金屬顆粒進(jìn)行同向或者異向運動。在毛細(xì)力與液橋曲面上的內(nèi)外壓強差共同作用下產(chǎn)生了拉普拉斯力(Laplace force)[112]。需要指出的是,關(guān)于粉末燒結(jié)的模型有很多,為了簡化研究過程,本文中采用的是雙球幾何模型,如圖2-1所示。高熔點金屬顆粒在形成液橋時會處于一種不平衡狀態(tài),這時需要依靠毛細(xì)力的作用使其達(dá)到平衡狀態(tài)以滿足拉普拉斯方程。毛細(xì)力與高溫金屬顆粒之間產(chǎn)生的互相吸引或排斥的驅(qū)動力大小一致、方向相反,因此在這里需要定義X軸正向受力為正。由于液橋具有軸對稱性,因此可以用拉普拉斯方程表示為:

收縮應(yīng)力及樣件彎曲示意圖


本文編號：2941411