近幾年內(nèi),航空航天、汽車、微電子等領(lǐng)域?qū)p質(zhì)高力學(xué)性能材料日益增長(zhǎng)的需求為鋁合金的激光增材制造技術(shù)研究提供了巨大的推動(dòng)力。利用激光增材制造技術(shù)制造鋁合金零部件可以縮短生產(chǎn)周期、提高原料利用率、降低材料成本,因而受到廣泛關(guān)注。鋁合金的高激光反射率、低流動(dòng)性等因素使沉積后合金存在許多缺陷,影響沉積層的力學(xué)性能。本課題從優(yōu)化了粉體與激光熔化沉積工藝參數(shù),通過添加高吸光率TiC硬質(zhì)陶瓷顆粒對(duì)AlSi10Mg粉體進(jìn)行改良,對(duì)比不同混粉工藝對(duì)沉積層組織結(jié)構(gòu)的影響。實(shí)驗(yàn)中研究了激光功率、送粉速率、掃描間距對(duì)沉積層組織性能的影響,分析了沉積層的金相組織特征與TiC顆粒增強(qiáng)機(jī)制。實(shí)驗(yàn)中通過球磨法將TiC顆粒分散在AlSi10Mg粉體中,通過SEM與粒徑分布測(cè)試發(fā)現(xiàn)隨著球磨時(shí)間增加,TiC顆粒分散均勻程度增加,鋁合金粉體顆粒球形度降低,在2 h的球磨時(shí)間下可以實(shí)現(xiàn)TiC顆粒均勻分散并保持較高的球形度。EDX測(cè)試表明過高的TiC質(zhì)量分?jǐn)?shù)會(huì)導(dǎo)致TiC顆粒發(fā)生大面積團(tuán)聚,加入TiC的質(zhì)量分?jǐn)?shù)超過4%時(shí)團(tuán)聚程度更明顯。XRD測(cè)試表明納米TiC顆粒的晶粒細(xì)化效果比微米級(jí)TiC顆粒更顯著。通過對(duì)比不同混粉工藝制備的粉... 

【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)】：72 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

激光增材制造的原理圖a)SLMb)LMD[8]

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文3SLM工藝開展的。LMD所用鋁合金的顆粒度、球形度、流動(dòng)性、氧含量等會(huì)直接影響加工性能，因此制備性能優(yōu)良的鋁合金粉末、研究制粉工藝等是解決問題的關(guān)鍵。熔化沉積工藝的裝置主要包括高能激光光源，同軸送粉系統(tǒng)、氣路光路保系統(tǒng)、水冷系統(tǒng)、熔覆操作平臺(tái)等，裝置示意圖如圖1-2所示。激光光源發(fā)出的光速沿著Z軸入射，在透鏡的作用下聚焦在工作臺(tái)的沉積平面上。激光的聚焦位置與粉末的流動(dòng)路徑可以由透鏡和熔覆頭在Z軸方向上的位置來調(diào)整。高能激光束的能量使基體和粉末同時(shí)熔化形成熔池，合金粉末在上方沉積，熔池與基體之間快速的熱傳導(dǎo)使熔池溫度極速下降冷卻凝固形成沉積層[9]。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)可以繪制待加工零件的三維模型，利用CAD軟件可以對(duì)模型進(jìn)行二位離散切片，熔覆頭根據(jù)二位切片信息在操作臺(tái)X-Y平面移動(dòng)，從而形成單層沉積層，最終依靠每一層二維平面的堆積才能形成三維零件[4]。在LMD工藝流程中，熔池隨著激光束的移動(dòng)而同步移動(dòng)，因此要保證在高能激光束移動(dòng)的過程中，粉體能夠均勻、連續(xù)、準(zhǔn)確的送達(dá)熔池中，并形成理想的沉積層。LMD技術(shù)獲得的零件形貌性能與熔池的尺寸、穩(wěn)定性、流動(dòng)性、熱影響區(qū)等因素相關(guān)。圖1-2大族激光自主研發(fā)LMD裝置示意圖

，耐熱耐腐蝕性能好[12]，是航空航天領(lǐng)域中的關(guān)鍵材料，但其加工鑄造難度大、工藝復(fù)雜，使鈦合金使用成本高昂。鈦合金的激光熔化沉積可以大幅縮減制造周期與加工成本，具有極高的應(yīng)用與經(jīng)濟(jì)價(jià)值，因而在上世紀(jì)末飛速發(fā)展。AeroMet公司在美國的多方支持下成立了專門的工作小組進(jìn)行鈦合金激光熔化沉積的研究[13]，利用30kW的激光器成功沉積出了可以投入實(shí)際使用的全尺寸飛機(jī)機(jī)翼承力結(jié)構(gòu)部件。美國Sandia研究所與德國Fraunhofer實(shí)驗(yàn)室利用高功率激光器成功沉積出了衛(wèi)星與發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)性零部件，平均縮短90%的加工周期[14]。圖1-31997年Sandis實(shí)驗(yàn)室利用激光熔化制備的鈦合金試樣照片[6]但是由于激光熔化沉積鈦合金中熱應(yīng)力、缺陷等原因?qū)е聼o法在航空航天設(shè)備的關(guān)鍵承力構(gòu)件上應(yīng)用，直到2015年王華明團(tuán)隊(duì)突破了激光熔化沉積鈦合金的關(guān)鍵技術(shù)，制造出能夠裝機(jī)應(yīng)用的關(guān)鍵承力部件[15]。國內(nèi)LMD領(lǐng)域的研究起步較晚，2013年HuaixueL等人采用LMD技術(shù)制備了TC11鈦合金，并研究了沉積層金相組織結(jié)構(gòu)及非均勻形核特點(diǎn)[16]。2018年ZhuYY等人研究了熱處理對(duì)TC17鈦合金的影響，金相組織的轉(zhuǎn)變使其能夠達(dá)到TC17鈦合金鍛件航空標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的力

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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