增材制造（AM）是通過材料逐漸累加的方法制造實體零件的技術(shù),它可以制造出形狀復(fù)雜的零部件,進而實現(xiàn)快速、自由成型,能夠完成傳統(tǒng)制造方法無法完成的結(jié)構(gòu)復(fù)雜的零部件,簡化加工工序,提高生產(chǎn)效率,縮短生產(chǎn)周期。但我國對制備大型零部件的增材制造技術(shù)存在較大的空缺,對激光熔絲增材制造制備的金屬制件微觀組織演變和機理研究尚處于起步階段,因此開展激光熔絲增材制造的基礎(chǔ)研究在實現(xiàn)我國大型航空航天工程、海洋工程等關(guān)鍵零部件的制造具有重要意義。本文采用激光熔絲增材制造技術(shù),制備了鎳基高溫合金GH3039塊體沉積層。通過光學顯微鏡（Optical Microscope,OM）和掃描電子顯微鏡（Scanning Eletron Microscopy,SEM）研究了增材制造制備的GH3039合金的三個不同方位（橫截面、側(cè)截面與水平剖面）的宏觀形貌與微觀組織,包括塊體沉積層的外形尺寸、宏觀缺陷、不同區(qū)域的晶粒形態(tài)、晶粒分布和尺寸,探究了不同區(qū)域的微觀缺陷類型及分布,最后針對沉積層橫截面整體以及典型區(qū)域的顯微組織,采用納米壓痕儀進行了硬度測試。結(jié)果表明,塊體沉積層存在“坍塌”和“粘絲”兩種現(xiàn)象,塊體沉積層“坍塌”發(fā)... 

【文章來源】：南昌大學江西省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：69 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

增材制造沉積層內(nèi)部存在的裂紋和孔洞等缺陷[20]

第1章緒論3公司成功研發(fā)，且首次實現(xiàn)了增材制造技術(shù)在商業(yè)上的使用[23]。隨著工業(yè)生產(chǎn)需求的提高和計算機輔助建模技術(shù)的發(fā)展，增材制造技術(shù)由此得到迅猛發(fā)展，如今，增材制造技術(shù)日趨成熟，通過該技術(shù)制造高性能的零部件，很多已經(jīng)達到了直接使用的水平[24]。國內(nèi)外許多科研工作者對增材制造技術(shù)進行了研究。主流的熱源如電虎電子束和激光等均被應(yīng)用到零件的快速成型中[25]。其中激光束熔融沉積(LaserBeamMelting,LBM)(圖1.3)，電子束熔融沉積(ElectronBeamMelting,EBM)(圖1.4)和激光金屬沉積(LaserMetalDeposition,LMD)(圖1.5)增材制造被認為與工業(yè)相關(guān)度最高的增材制造技術(shù)，最有潛力實現(xiàn)工業(yè)化應(yīng)用[26]。圖1.3激光束熔融沉積(LaserBeamMelting,LBM)[26]Fig.1.3LaserBeamMelting(LBM)[26]選區(qū)激光熔化(SelectiveLaserMelting,SLM)是一種典型的激光束熔融沉積增材制造技術(shù)，這也是一種典型的鋪粉式增材制造技術(shù)，在我國增材制造領(lǐng)域相對比較成熟，采用的熱源為激光束。SLM技術(shù)制造的制件沉積層層厚一般為20μm-100μm，當今能實現(xiàn)的成型尺寸范圍為50mm×50mm到800mm×400mm，成型時的激光功率在20W到1kW范圍內(nèi)，光斑直徑在50μm-180μm之間，激光掃描速度最快可以達到15m/s[26-28]。SLM技術(shù)制備的金屬零部件通�？芍圃斓慕Y(jié)構(gòu)相對復(fù)雜精度較高，組織較細小，性能相對比較優(yōu)異，但是缺點也比較明顯，如成型效率低，成型尺寸小，對成型的氣體氛圍要求高，需在密閉的成型空間通惰性氣體進行保護，通常含氧量要小于0.1%[29-31]，目前國際上對SLM成型及其設(shè)備的關(guān)注在增材制造領(lǐng)域是最高的。

?＜?光束金屬沉積的材料進給方式為送粉式或送絲式進給，而不是預(yù)置的鋪粉，這大大提升了材料的利用率和金屬增材制造裝備設(shè)計上的靈活性[26,36,37]；同時在氣體保護環(huán)境上，成型過程中可采用局部惰性氣體保護熔池，防止其氧化，而無需在有尺寸限制的成型倉中進行，解決了成型尺寸具有局限性的問題。另一個明顯的特點是激光金屬沉積可以更容易實現(xiàn)混合加工，如在成型過程中耦合其他處理工藝[36,37]。但激光金屬沉積同樣具有缺點與局限性，如制備結(jié)構(gòu)較復(fù)雜的零部件時需要設(shè)置支撐結(jié)構(gòu)，成型設(shè)備需要較高的激光功率。圖1.4電子束熔融沉積(ElectronBeamMelting,EBM)[26]Fig.1.4ElectronBeamMelting(EBM)[26]增材制造過程中，原材料被快速加熱熔化以及快速冷卻，材料成型后可以得到細小致密的組織，有利于提升材料的強度、塑性等機械性能[36]。金屬增材制造常用的原材料是粉末與絲材，在聚焦熱源的加熱下，選區(qū)發(fā)生融化并冷卻形成部件。以粉末為原材料的材料進給方式分鋪粉式和送粉式進給，熔粉增材制造如選區(qū)激光熔化可實現(xiàn)復(fù)雜零部件的制造，成型自由度較高，同時制造的

【參考文獻】：
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碩士論文
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本文編號：3053696