選區(qū)激光熔化（Selective Laser Melting,SLM）工藝過程相對簡單,成型金屬材料范圍較廣,具有很好的發(fā)展前景。該技術(shù)在縮短產(chǎn)品開發(fā)周期的同時,可以盡可能的使制件的致密度接近100%,而且成型后的制件可以不需要后處理或只需簡單后處理就直接投入使用,相比于傳統(tǒng)的制造工藝,使用該技術(shù)制造的零件各方面的性能可以更優(yōu)。本文首先制備了H13鋼的SLM試樣,接著對試樣的顯微組織和性能進(jìn)行了觀察和分析,然后采用有限元軟件ABAQUS,對SLM加工過程中不易觀察的溫度場、熔池形貌和應(yīng)力場進(jìn)行了分析。結(jié)果表明,實(shí)驗(yàn)得到了最大致密度為97.47%的試樣,發(fā)現(xiàn)致密度隨激光功率的增大先增大,后略有減小,隨掃描速度的增大而減小。試樣出現(xiàn)了球化、未熔化和未熔合等缺陷,顯微組織主要以馬氏體為主,試樣的晶粒內(nèi)部存在尺寸為幾微米至數(shù)十微米的條狀和胞狀亞結(jié)構(gòu)。數(shù)值模擬溫度場方面,影響最高溫度的主要熱物理參數(shù)是比熱容,而熱導(dǎo)率影響冷卻速度;而應(yīng)力場方面,影響應(yīng)力場的主要力學(xué)性能參數(shù)是熱膨脹系數(shù)。粉床下方實(shí)體體積越小,散熱效果越差,但同時可以減小加工過程中的應(yīng)力。冷卻時,粉末-實(shí)體交界處及附近區(qū)域的等溫線出... 

【文章頁數(shù)】：79 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第1章 緒論
    1.1 選區(qū)激光熔化技術(shù)簡介
    1.2 SLM實(shí)驗(yàn)方面國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 SLM材料國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.2 SLM設(shè)備國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.3 SLM工藝國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
    1.3 SLM數(shù)值模擬方面國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.3.1 SLM溫度場國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.3.2 SLM應(yīng)力場國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
    1.4 本文的主要研究內(nèi)容
第2章 研究方法及基本理論
    2.1 SLM實(shí)驗(yàn)及性能測試
        2.1.1 試樣的制備
        2.1.2 致密度測量方法
        2.1.3 顯微分析方法
        2.1.4 硬度測量方法
        2.1.5 殘余應(yīng)力測量方法及原理
    2.2 SLM數(shù)值模擬溫度場分析
        2.2.1 溫度場控制方程
        2.2.2 邊界條件
        2.2.3 熱源模型
        2.2.4 H13 鋼的熱物理參數(shù)
        2.2.5 潛熱處理
    2.3 SLM數(shù)值模擬應(yīng)力場分析
        2.3.1 屈服準(zhǔn)則
        2.3.2 流動準(zhǔn)則
        2.3.3 強(qiáng)化準(zhǔn)則
        2.3.4 熱彈塑性本構(gòu)關(guān)系
        2.3.5 H13 鋼的力學(xué)性能參數(shù)
    2.4 本章小結(jié)
第3章 H13鋼SLM成型及性能分析
    3.1 實(shí)驗(yàn)材料
    3.2 致密度測量
    3.3 顯微分析
    3.4 硬度測量
    3.5 本章小結(jié)
第4章 SLM溫度場及熔池形貌的研究
    4.1 有限元幾何模型
    4.2 熱源模型驗(yàn)證
    4.3 熱物理參數(shù)的影響
    4.4 粉床下方結(jié)構(gòu)對溫度場的影響
    4.5 工藝參數(shù)對單道溫度場的影響
    4.6 工藝參數(shù)對多道溫度場的影響
    4.7 本章小結(jié)
第5章 SLM應(yīng)力場的研究
    5.1 約束條件
    5.2 應(yīng)力分布特征
    5.3 力學(xué)參數(shù)的影響
    5.4 粉床下方結(jié)構(gòu)對應(yīng)力場的影響
    5.5 單道應(yīng)力場研究
        5.5.1 不同激光功率的影響
        5.5.2 不同掃描速度的影響
    5.6 多道應(yīng)力場研究
        5.6.1 不同激光功率的影響
        5.6.2 不同掃描速度的影響
    5.7 本章小結(jié)
結(jié)論
展望
致謝
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及科研成果


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
[1]熔融沉積成型有限元模擬與工藝優(yōu)化研究[D]. 紀(jì)良波.南昌大學(xué) 2011

碩士論文
[1]選擇性激光熔化成型薄壁件的有限元分析及實(shí)驗(yàn)研究[D]. 劉超.重慶大學(xué) 2018
[2]H13鋼的選擇性激光熔化制備及殘余應(yīng)力分析[D]. 鄭東來.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2016
[3]選區(qū)激光熔化成型醫(yī)用Ti-6Al-4V合金的組織和性能研究[D]. 蔣軍杰.重慶大學(xué) 2015
[4]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
[5]鈦合金薄板激光焊接變形控制研究[D]. 劉西霞.湖南大學(xué) 2014
[6]GH4169鎳基合金粉末選區(qū)激光熔化基礎(chǔ)工藝研究[D]. 杜膠義.中北大學(xué) 2014
[7]選區(qū)激光熔化成形過程的應(yīng)力場模擬及實(shí)驗(yàn)研究[D]. 姜毅.華中科技大學(xué) 2012
[8]低碳鋼/低合金高強(qiáng)鋼薄板焊接變形的數(shù)值模擬[D]. 孫岱.重慶大學(xué) 2011
[9]金屬粉末選擇性激光熔化成形模擬及試驗(yàn)研究[D]. 李佳桂.華中科技大學(xué) 2007



本文編號：3648600