鋁合金在工業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用,當(dāng)大型鋁合金鑄件在制造或者服役的過程中出現(xiàn)缺陷,需要對(duì)其進(jìn)行修復(fù),以適應(yīng)節(jié)約型經(jīng)濟(jì)。激光熔覆修復(fù)技術(shù)由于有著熱輸入低、自動(dòng)化程度高等優(yōu)點(diǎn),在鋁合金修復(fù)上有著廣闊的發(fā)展空間。本文以6mm厚ZL114A鋁板為基體,采用Al Si10Mg等粉末對(duì)其進(jìn)行了激光熔覆修復(fù)的工藝試驗(yàn),探究了其工藝特性;同時(shí)結(jié)合數(shù)值模擬的方法,從殘余應(yīng)力方面對(duì)其進(jìn)行了進(jìn)一步的優(yōu)化。本文首先進(jìn)行單層激光熔覆試驗(yàn),探究對(duì)工藝參數(shù)對(duì)熔覆道成形尺寸的影響規(guī)律,研究發(fā)現(xiàn):熔覆層高度主要受掃描速度和送粉量影響,熔覆層的深度則主要受激光功率的影響,熔覆層的寬度受激光功率、送粉量和掃描速度三者的共同的影響。隨后在其基礎(chǔ)上,對(duì)通槽結(jié)構(gòu)進(jìn)行了激光熔覆修復(fù),并進(jìn)行了成因分析及控制,研究發(fā)現(xiàn):未熔合缺陷一方面來源于熔覆道規(guī)劃不足,另一方面由于能量輸入不足,對(duì)下一層重熔不足;氣孔缺陷則跟材料、工藝和保護(hù)三方面有關(guān)。在真空下貯存粉末,適度降低送粉量或提高掃描速度,在充氬艙中進(jìn)行修復(fù),三方面相結(jié)合能夠?qū)饪兹毕葸M(jìn)行有效控制。最后對(duì)方槽結(jié)構(gòu)進(jìn)行了修復(fù),實(shí)現(xiàn)了良好的表面成形。隨后對(duì)激光熔覆修復(fù)試件進(jìn)行了顯微組織分析。研究... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：81 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

激光沉積修復(fù)ZL114A試件[12]

a)基體和熱處理后的 Al-12%Si 試件 b) 混合粉末試件強(qiáng)度（熱處理前后）圖 1-2 不同粉末及不同狀態(tài)修復(fù)試件強(qiáng)度[13]德國埃爾朗根-紐倫堡大學(xué)的 Bartkowiak K[15]等采用 AlSi12、AlSi10Mg以及 Al-Cu、Al-Zn 粉末進(jìn)行了激光選區(qū)熔化。在適當(dāng)?shù)墓に噮?shù)下，單道的激光熔覆在鋁合金基體上都可以形成，沒有裂紋、脆硬氧化膜，致密的熔覆層。圖 1-3 所示為 SLM 技術(shù)在 Al6082 上制備 AlSi10Mg 沉積層宏觀與微觀形貌，可以看出，沉積層致密度較高，且無裂紋缺陷。更值得注意的是在沉積層的表面沒有發(fā)現(xiàn)有氧化膜的存在，這為鋁合金激光增材制造技術(shù)提高多層堆積的質(zhì)量穩(wěn)定性提供了保障。激光熔化金屬粉末形成的過飽和溶液使得熔池中出現(xiàn)了非常細(xì)小的 Si 沉淀相，起到一定的增強(qiáng)作用。同時(shí)，在 Al6082 基體里發(fā)現(xiàn)了大量溶解的 Mg2Si 金屬間化合物相，而并非是以獨(dú)立相的形式存在的。英國利物浦大學(xué)的 Louvis E, Fox P[16]等人分別對(duì) 6061、AlSi12 等材料進(jìn)行了 SLM 激光增材制造技術(shù)的研究，系統(tǒng)地研究了熔池不同部位的氧化機(jī)理及氧化膜對(duì)零件成形致密度的影響規(guī)律。研究發(fā)現(xiàn)位于熔池上表面的氧化膜

a) SLM 微觀形貌 圖 1-3 6082 基體上 AlSi10日本的 Kimura T, Nakamoto T[17]等在對(duì)工藝參數(shù)進(jìn)行試驗(yàn)后，得到了功率所示。當(dāng)功率密度在 50-100J/mm2最優(yōu)在低功率下致密度低是因?yàn)榻饘俜勰⿻?huì)產(chǎn)生氫氣孔和氬氣孔。而激光選區(qū)熔化的試件在強(qiáng)度上表T6 熱處理的鋁合金鑄件相比，屈服強(qiáng)此高的強(qiáng)度是由于在低熱輸入下，激細(xì)晶強(qiáng)化的方式提高了強(qiáng)度。而在熱處強(qiáng)度反而下降。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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碩士論文
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