本文關(guān)鍵詞：激光選區(qū)熔化近α鈦合金工藝基礎(chǔ)探究

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【摘要】：激光選區(qū)熔化(Selective Laser Melting,SLM)是增材制造(3D打印)重要工藝方法之一。SLM利用高能激光束熔化金屬粉末,逐層堆積出致密、組織細(xì)小、成分均勻、性能優(yōu)異的近終形零件,特別適用于航空航天領(lǐng)域中鈦合金、鎳基高溫合金等具有復(fù)雜內(nèi)腔結(jié)構(gòu)難加工零部件的成形。鈦及鈦合金因具有高比強(qiáng)度、良好的斷裂韌性、抗蠕變性及優(yōu)異的耐腐蝕性能而被廣泛地用作于航天航空關(guān)鍵零部件。隨著我國(guó)航空航天技術(shù)的快速發(fā)展,對(duì)材料性能提出了更高的要求,尤其是材料的高溫性能。目前國(guó)內(nèi)外學(xué)者不斷研究和開發(fā)不同成分組成及微觀結(jié)構(gòu)的鈦合金以便滿足不同工況下的使用要求,而近α鈦合金作為一種先進(jìn)的發(fā)動(dòng)機(jī)材料已具備在高溫下使用的能力。Ti-Al-Sn-Zr-Mo(Nb)-Si系近α高溫鈦合金近年來發(fā)展較為突出,已在航空發(fā)動(dòng)機(jī)壓氣機(jī)盤、葉片和機(jī)匣等關(guān)鍵部件中得到應(yīng)用,而Ti-5.5Al-3.4Sn-2.9Zr-0.7Mo-0.4Nb-0.35Ta-0.3Si是Ti-Al-Sn-Zr-Mo(Nb)-Si系的一種新型近α鈦合金。本文以近α鈦合金粉末為成形材料,通過研究SLM不同工藝參數(shù)對(duì)成形件的形貌、致密度等的影響規(guī)律,得到了較優(yōu)的成形工藝參數(shù)。針對(duì)近α鈦合金在SLM成形過程中易開裂現(xiàn)象,研究了裂紋的產(chǎn)生機(jī)理及抑制方法,并通過實(shí)驗(yàn)予以驗(yàn)證。主要做了以下工作:(1)優(yōu)化了近α鈦合金SLM成形工藝,研究結(jié)果表明,當(dāng)線能量密度區(qū)間為0.28—0.9J/mm時(shí)工藝參數(shù)對(duì)成形效果的影響不盡相同,線能量密度區(qū)間為0.36—0.7J/mm時(shí)可成形出形貌平整、熔寬較寬的單道熔池,線能量密度低于0.36J/mm時(shí),相對(duì)致密度隨著線能量密度的增加逐漸增大,且在0.36J/mm時(shí)達(dá)到最大值99.34%,線能量密度區(qū)間為0.36—0.55J/mm時(shí)試樣產(chǎn)生數(shù)微米的小孔,相對(duì)致密度穩(wěn)定在98%以上,當(dāng)線能量密度超過0.55J/mm時(shí),試樣產(chǎn)生孔徑約50μm的孔隙及數(shù)微米的小孔和裂紋,相對(duì)致密度下降,最低為95.44%。(2)研究了SLM成形近α鈦合金裂紋開裂機(jī)理及抑制方法,結(jié)果表明,成形過程中側(cè)壁產(chǎn)生凹凸不平的缺口,同時(shí)生成少量的Ti3O、TiO、TiC等硬脆化合物及飛濺小球。受殘余應(yīng)力影響,裂紋起源于側(cè)壁缺口及小球處,沿硬脆化合物擴(kuò)展。實(shí)驗(yàn)證明,基底預(yù)熱可有效減小殘余應(yīng)力,進(jìn)而抑制裂紋。當(dāng)工藝參數(shù)為激光功率140W、掃描速度400mm/s、鋪粉層厚0.03mm、掃描間距0.07mm、基底預(yù)熱350℃、保溫1h緩冷至室溫時(shí)可消除裂紋。綜上所述,研究獲得了SLM成形近α鈦合金的優(yōu)化工藝參數(shù),闡述了SLM成形鈦合金開裂機(jī)理,并實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了預(yù)熱對(duì)裂紋的抑制作用。研究為SLM成形無裂紋近α鈦合金零件奠定了基礎(chǔ)。
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TG665

【相似文獻(xiàn)】

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1 劉偉,杜宇,于振濤,蔡學(xué)章,楊冠軍,孫巧艷;一種近α鈦合金間隙元素含量和沖擊性能關(guān)系分析[J];西安工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào);2005年04期

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中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 周旭;激光選區(qū)熔化近α鈦合金工藝基礎(chǔ)探究[D];華中科技大學(xué);2015年

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