金屬增材制造是增材制造領域中的重要分支,其制備過程主要分為以下3個步驟:（1）對預期樣品進行3D建模并將模型沿沉積方向分割為很多的帶有樣品信息的片層。（2）通過程序設計和數字控制將片層的數字信息轉化為樣品的成分信息。（3）對樣品進行逐層制造并由下至上層層堆積,最終實現樣品的制備。該技術主要具備材料利用率高、無需模具成型、加工精度高、速度快、制備自由度高等諸多優(yōu)勢,尤其在金屬樣品成分設計方面具有傳統工藝無可比擬的優(yōu)勢。但該制備方法目前尚未發(fā)展成熟,在制造機理、程序設定以及工藝參數方面還有待深入研究,制備出的樣品中常常存在裂紋、球化、縮孔等缺陷,嚴重的影響了工件的性能進而制約工程應用,因此從原料、制備過程到成品工件的全流程跟蹤檢測,對增材制造產品質量的提升優(yōu)化有著重要的意義,本論文通過大量文獻調研總結了金屬增材制造領域對成分檢測表征技術的兩大需求:（1）對金屬粉末原料成分進行快速鑒定和復核,快速判定原料批次以及避免混料的發(fā)生。（2）對成品工件在較大分析區(qū)域內進行多元素成分分布的分析,以了解樣品成分的均勻性并協助判斷缺陷的成因,從而指導增材制造工藝的優(yōu)化。現有的技術還不能較好地滿足以上需求。... 

【文章來源】：鋼鐵研究總院北京市

【文章頁數】：97 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第一章 緒論
    1.1 引言
    1.2 增材制造及其對檢測技術的需求
        1.2.1 增材制造技術簡介
        1.2.2 金屬增材制造中的成分分析
            1.2.2.1 金屬增材制造原料成分分析方法
            1.2.2.2 金屬增材制造工件成分分析方法
        1.2.3 金屬增材制造中的缺陷分析
        1.2.4 金屬增材制造中的力學分析
    1.3 激光誘導擊穿光譜及其在金屬成分分析中的應用
        1.3.1 激光誘導擊穿光譜簡介
            1.3.1.1 基本原理
            1.3.1.2 Nd：YAG調Q激光器原理
            1.3.1.3 定性分析原理
            1.3.1.4 定量分析原理
        1.3.2 影響激光誘導擊穿光譜成分分析結果的因素
            1.3.2.1 樣品理化性質對分析的影響
            1.3.2.2 激光器參數對激光能量的影響
            1.3.2.3 信號采集延時與積分時間對分析的影響
            1.3.2.4 激光焦平面位置對分析的影響
            1.3.2.5 激光發(fā)射頻率對分析的影響
            1.3.2.6 樣品室氣體種類以及氣壓對分析的影響
        1.3.3 激光誘導擊穿光譜的優(yōu)勢與不足
        1.3.4 激光誘導擊穿光譜在金屬成分分析中的應用
            1.3.4.1 激光誘導擊穿光譜在環(huán)境重金屬檢測方面的應用
            1.3.4.2 激光誘導擊穿光譜在金屬樣品成分分析中的應用
    1.4 激光誘導擊穿光譜在金屬增材制造領域的應用以及研究現狀
    1.5 研究的背景、內容和技術路線
        1.5.1 研究背景
        1.5.2 研究內容
        1.5.3 技術路線
第二章 實驗材料與儀器
    2.1 金屬增材制造原料
    2.2 金屬增材制造成分梯度不銹鋼樣品的制備方法
    2.3 標準樣品
    2.4 實驗儀器
第三章 激光誘導擊穿光譜在不銹鋼粉末原料成分定量分析中的應用
    3.1 引言
    3.2 制樣方法研究
        3.2.1 粉末直接分析
        3.2.2 硼酸混合壓片法
        3.2.3 環(huán)氧樹脂粘結法
        3.2.4 導電膠帶固定法
        3.2.5 硼酸鑲邊襯底法
        3.2.6 制樣方法的總結與選取
    3.3 制樣條件優(yōu)化
        3.3.1 壓樣模具選擇
        3.3.2 制樣壓力選擇
    3.4 分析條件的優(yōu)化
        3.4.1 激光器參數的優(yōu)化
        3.4.2 泵浦燈電壓的選擇
        3.4.3 激光光斑尺寸的選擇
        3.4.4 調Q延時的選擇
        3.4.5 樣品室氣壓的選擇
        3.4.6 信號采集延時的選擇
        3.4.7 剝蝕條件的選擇
        3.4.8 制樣與分析條件總結
    3.5 實驗結果
        3.5.1 校準曲線的繪制與方法檢出限評估
        3.5.2 定量分析結果與驗證
        3.5.3 定量分析方法時效對比
    3.6 本章小結
第四章 激光誘導擊穿光譜在增材制造成分梯度不銹鋼樣品成分分布分析中的應用
    4.1 引言
    4.2 金屬原位統計成分分布分析定量表征技術
        4.2.1 火花原位統計分布分析定量表征技術
        4.2.2 微束X熒光原位統計分布分析定量表征技術
        4.2.3 激光誘導擊穿光譜原位統計分布分析定量表征技術
    4.3 激光誘導擊穿光譜分析條件優(yōu)化
        4.3.1 泵浦燈電壓的選擇
        4.3.2 激光光斑尺寸的選擇
        4.3.3 調Q延時的選擇
        4.3.4 樣品室氣壓的選擇
        4.3.5 剝蝕條件的選擇
        4.3.6 分析條件的總結
    4.4 實驗結果
        4.4.1 校準曲線的繪制與方法檢出限評估
        4.4.2 增材制造成分梯度不銹鋼樣品成分分布表征
        4.4.3 成分分布結果
#樣品成分分布結果">            4.4.3.1 1^#樣品成分分布結果
#樣品成分分布結果">            4.4.3.2 2^#樣品成分分布結果
    4.5 分析結果的驗證
        4.5.1 同火花直讀光譜儀分析結果的對比
        4.5.2 成分分布結果的驗證
    4.6 成分分布結果討論
        4.6.1 Spark-OPA與LIBS-OPA分析空間分辨率對比
        4.6.2 對增材制造成分梯度不銹鋼樣品的逐層分析
        4.6.3 對增材制造送粉工藝的選擇
        4.6.4 對增材制造缺陷成因的分析
    4.7 本章小結
第五章 結論與展望
    5.1 結論
    5.2 主要創(chuàng)新點
    5.3 展望
參考文獻
攻讀碩士學位期間取得的學術成果
致謝



本文編號：2991281