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,需要對其進行修復(fù),以適應(yīng)節(jié)約型經(jīng)濟。激光熔覆修復(fù)技術(shù)由于有著熱輸入低、自動化程度高等優(yōu)點,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等粉末對其進行了激光熔覆修復(fù)的工藝試驗,探究了其工藝特性;同時結(jié)合數(shù)值模擬的方法,從殘余應(yīng)力方面對其進行了進一步的優(yōu)化。本文首先進行單層激光熔覆試驗,探究對工藝參數(shù)對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,對通槽結(jié)構(gòu)進行了激光熔覆修復(fù),并進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,對下一層重熔不足;氣孔缺陷則跟材料、工藝和保護三方面有關(guān)。在真空下貯存粉末,適度降低送粉量或提高掃描速度,在充氬艙中進行修復(fù),三方面相結(jié)合能夠?qū)饪兹毕葸M行有效控制。最后對方槽結(jié)構(gòu)進行了修復(fù),實現(xiàn)了良好的表面成形。隨后對激光熔覆修復(fù)試件進行了顯微組織分析。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，起到一定的增強作用。同時，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 6061、AlSi12 等材料進行了 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理及氧化膜對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]等在對工藝參數(shù)進行試驗后，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為金屬粉末會產(chǎn)生氫氣孔和氬氣孔。而激光選區(qū)熔化的試件在強度上表T6 熱處理的鋁合金鑄件相比，屈服強此高的強度是由于在低熱輸入下，激細(xì)晶強化的方式提高了強度。而在熱處強度反而下降。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]AlSi10Mg激光選區(qū)熔化成形工藝參數(shù)對致密度的影響與優(yōu)化[J]. 鄒亞桐,魏正英,杜軍,陳禎,李俊峰,何宇洋.  應(yīng)用激光. 2016(06)
[2]AlSi10Mg鋁合金選區(qū)激光熔化熱行為的數(shù)值研究[J]. 胡紅偉,丁雪萍,段宣明,李永亮.  熱加工工藝. 2016(20)
[3]激光沉積修復(fù)ZL114A鋁合金組織和力學(xué)性能分析[J]. 欽蘭云,龐爽,楊光,王超,王維.  中國激光. 2016(12)
[4]高性能金屬構(gòu)件的激光增材制造[J]. 林鑫,黃衛(wèi)東.  中國科學(xué):信息科學(xué). 2015(09)
[5]Sr、Mg及熱處理對Al-Si鋁合金焊絲堆焊層耐磨性的影響[J]. 徐振,趙志浩,韓東月,陳慶強,王高松,崔建忠.  稀有金屬材料與工程. 2015(05)
[6]激光熔化沉積4045鋁合金顯微組織及顯微硬度[J]. 陳永城,張述泉,田象軍,王華明.  中國激光. 2015(03)
[7]基于激光熔覆技術(shù)的鋁合金模具修復(fù)研究[J]. 李金華,張德強,姚芳萍,程杰.  制造技術(shù)與機床. 2014(12)
[8]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. 2014(10)
[9]激光沉積修復(fù)TA15鈦合金熱應(yīng)力的數(shù)值模擬[J]. 楊光,丁林林,欽蘭云,卞宏友,王維.  應(yīng)用激光. 2014(03)
[10]送粉式激光熔覆中瞬態(tài)溫度場與幾何形貌的三維數(shù)值模擬[J]. 劉昊,虞鋼,何秀麗,李少霞,鄭彩云,寧偉健,葛志福.  中國激光. 2013(12)

博士論文
[1]鈦合金激光沉積修復(fù)關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 欽蘭云.沈陽工業(yè)大學(xué) 2014

碩士論文
[1]選區(qū)激光熔化AlSi10Mg溫度場及應(yīng)力場數(shù)值模擬研究[D]. 李雅莉.南京航空航天大學(xué) 2015
[2]Si、Mg、Sr與Ce對4043鋁合金焊絲修復(fù)性能的影響[D]. 韓東月.東北大學(xué) 2014
[3]211Z鋁合金焊接及焊后熱處理工藝研究[D]. 高菁菁.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2013
[4]送粉式和送絲式的鈦合金激光增材制造特性研究[D]. 章敏.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2013
[5]同軸送粉激光熔覆熔池數(shù)值模擬[D]. 董敢.湖南大學(xué) 2013
[6]鑄件表面缺陷等離子噴焊與堆焊修復(fù)研究[D]. 單長龍.吉林大學(xué) 2013
[7]鋁活塞合金激光重熔組織與性能研究[D]. 李俊鵬.西安工業(yè)大學(xué) 2013
[8]6061鋁合金薄板高功率CO2激光填絲焊接的研究[D]. 翟玉峰.上海交通大學(xué) 2011
[9]鈦合金激光熔覆工藝與形狀修復(fù)試驗研究[D]. 李倩.大連理工大學(xué) 2010
[10]鋁合金激光熔敷流場和溫度場的數(shù)值模擬[D]. 王林林.華中科技大學(xué) 2007



本文編號：3360856