激光熔化沉積技術(shù)是金屬增材制造主要加工技術(shù)之一,現(xiàn)階段受到廣泛的關(guān)注和研究。然而,激光熔化沉積技術(shù)工件質(zhì)量還未能完全滿足工業(yè)要求并制約該技術(shù)未來的發(fā)展空間。溫度場(chǎng)作為加工過程多場(chǎng)耦合作用中重要物理場(chǎng),對(duì)工件微觀組織形成、熱變形與殘余應(yīng)力分布影響較大,需要對(duì)加工過程傳熱學(xué)機(jī)理進(jìn)行詳盡的實(shí)驗(yàn)和理論分析。本文從工件溫度場(chǎng)分布及演變規(guī)律出發(fā),采用溫度場(chǎng)在線監(jiān)測(cè)與傳熱學(xué)數(shù)值建模兩種研究方法,圍繞傳熱學(xué)、熱彈塑性力學(xué)及凝固動(dòng)力學(xué)等基礎(chǔ)理論,對(duì)典型傳熱特征進(jìn)行提取表征,研究工件溫度場(chǎng)對(duì)基體熱變形和殘余應(yīng)力的影響機(jī)制,探究傳熱特征與工件熱變形和組織性能的關(guān)系。本文主要研究?jī)?nèi)容及研究成果如下:溫度場(chǎng)-熱變形監(jiān)測(cè)平臺(tái)的搭建和過程傳熱特征提取算法�？紤]激光加工高溫、激光干擾等惡劣監(jiān)測(cè)條件,對(duì)熱變形在線測(cè)量傳感設(shè)備選型與溫度場(chǎng)-熱變形在線監(jiān)測(cè)平臺(tái)進(jìn)行搭建。針對(duì)溫度場(chǎng)監(jiān)測(cè)精度問題,本文采用基于視覺的紅外熱像儀發(fā)射率標(biāo)定方法和空間尺寸還原兩種思路提高熱像儀測(cè)溫精度。基于Matlab軟件開發(fā)了工件三維溫度梯度、凝固界面溫度梯度、凝固速度等傳熱特征的提取算法。初步分析了多傳感結(jié)合溫度場(chǎng)監(jiān)測(cè)結(jié)果,基于生死單元法建立單道... 

【文章來源】：大連理工大學(xué)遼寧省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：82 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 研究背景和意義
    1.2 溫度場(chǎng)在線監(jiān)測(cè)的研究現(xiàn)狀
        1.2.1 接觸式測(cè)溫
        1.2.2 非接觸式測(cè)溫
        1.2.3 多傳感融合在線監(jiān)測(cè)平臺(tái)
    1.3 激光熔化沉積熱變形與殘余應(yīng)力的研究現(xiàn)狀
        1.3.1 熱變形基礎(chǔ)理論
        1.3.2 熱變形實(shí)驗(yàn)研究
        1.3.3 熱-力耦合數(shù)值模型
    1.4 激光熔化沉積金屬組織性能的研究現(xiàn)狀
        1.4.1 金屬凝固相關(guān)理論
        1.4.2 組織性能預(yù)測(cè)及調(diào)控研究進(jìn)展
    1.5 擬解決的關(guān)鍵問題本文主要研究?jī)?nèi)容
        1.5.1 擬解決的關(guān)鍵問題
        1.5.2 本文主要內(nèi)容
2 實(shí)驗(yàn)及監(jiān)測(cè)平臺(tái)、傳熱特征提取算法與組織性能檢測(cè)方法
    2.1 激光熔化沉積實(shí)驗(yàn)平臺(tái)
    2.2 監(jiān)測(cè)設(shè)備選用及在線監(jiān)測(cè)平臺(tái)搭建
    2.3 材料組織和性能表征方法
        2.3.1 金相與EBSD分析
        2.3.2 拉伸性能和顯微硬度分析
    2.4 實(shí)驗(yàn)材料選擇
    2.5 傳熱特征提取算法
        2.5.1 熱像儀空間尺寸和發(fā)射率標(biāo)定方法
        2.5.2 溫度梯度提取算法
        2.5.3 熔池凝固速度提取算法
        2.5.4 熔池冷卻速率提取算法
        2.5.5 受熱面積提取算法
    2.6 本章小結(jié)
3 激光熔化沉積316L合金溫度場(chǎng)實(shí)驗(yàn)與數(shù)值模擬研究
    3.1 溫度場(chǎng)在線監(jiān)測(cè)結(jié)果
        3.1.1 熔池平均溫度監(jiān)測(cè)
        3.1.2 典型加工模式溫度場(chǎng)分布
    3.2 溫度場(chǎng)數(shù)值模擬分析
        3.2.1 基本建模方法與網(wǎng)格劃分
        3.2.2 模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
    3.3 本章小結(jié)
4 激光熔化沉積316L基體熱變形與殘余應(yīng)力研究
    4.1 監(jiān)測(cè)平臺(tái)和實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)
    4.2 激光熔化沉積基體熱變形特征分析及參數(shù)影響
    4.3 傳熱特征對(duì)基體熱變形的影響
    4.4 基于傳熱特征基體熱變形預(yù)測(cè)模型
    4.5 殘余應(yīng)力數(shù)值模擬研究
        4.5.1 熱-彈-塑性基本方程及建模過程
        4.5.2 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證及多道搭接溫度場(chǎng)分布
        4.5.3 應(yīng)力場(chǎng)分布及殘余應(yīng)力分析
    4.6 本章小結(jié)
5 基于傳熱特征的組織性能預(yù)測(cè)研究
    5.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及監(jiān)測(cè)方案
    5.2 工藝參數(shù)對(duì)熔池傳熱特征的影響
        5.2.1 工藝參數(shù)對(duì)熔池溫度梯度的影響
        5.2.2 工藝參數(shù)對(duì)熔池凝固速度與冷卻速率的影響
    5.3 316 L薄壁工件微觀組織分析
        5.3.1 晶粒尺寸及晶體形貌分析
        5.3.2 EBSD晶粒生長取向分析
    5.4 316 L薄壁工件力學(xué)性能
        5.4.1 拉伸力學(xué)性能及斷口分析
        5.4.2 顯微硬度分析
    5.5 基于傳熱特征的微觀組織與力學(xué)性能預(yù)測(cè)
    5.6 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]高性能金屬零件激光增材制造技術(shù)研究進(jìn)展[J]. 張安峰,李滌塵,梁少端,王潭,嚴(yán)深平,張連重.  航空制造技術(shù). 2016(22)
[2]高性能大型金屬構(gòu)件激光增材制造:若干材料基礎(chǔ)問題[J]. 王華明.  航空學(xué)報(bào). 2014(10)

博士論文
[1]激光增材制造Inconel 718合金凝固組織調(diào)控及機(jī)理研究[D]. 肖輝.湖南大學(xué) 2017
[2]激光選區(qū)熔化微尺度熔池特性與凝固微觀組織[D]. 周鑫.清華大學(xué) 2016
[3]基于CCD的激光再制造熔池溫度場(chǎng)檢測(cè)研究[D]. 雷劍波.天津工業(yè)大學(xué) 2007

碩士論文
[1]316L不銹鋼激光熔覆實(shí)體成形控形工藝研究[D]. 徐海巖.大連理工大學(xué) 2018
[2]多束激光熔覆基礎(chǔ)試驗(yàn)研究[D]. 胡恒.大連理工大學(xué) 2014



本文編號(hào)：3195475