【摘要】：天然貝殼材料特有的結構賦予了其優(yōu)異的力學性能。貝殼珍珠層的軟質與硬質材料交織層狀復合結構對應其高強高韌的優(yōu)質力學性能,此種結構為設計及制造高強韌性仿生材料提供了新思路。本課題借鑒貝殼結構設計沉積體結構,旨在設計得到高抗沖擊、高強、高韌的復合結構材料。實驗中選取TC4鈦合金對應貝殼中的硬質材料,TA2純鈦對應軟質材料,首先采用等離子弧沉積絲材,研究工藝參數(shù)對成型的影響,并對薄壁結構進行顯微組織分析及學性能檢測,采取三種不同的塊體沉積方案,分別為TC4沉積、TC4與TA2層間交替沉積、TC4與TA2道間交替沉積;選出綜合力學性能最優(yōu)方案再次利用電子束熔絲的方式進行沉積,對比分析等離子與電子束兩種成型方式的力學性能差異。研究結果表明,基于等離子熔絲增材制造技術,分別探究了工藝參數(shù)對TC4和TA2成型的影響規(guī)律,確定工藝參數(shù)為:焊接電流為130A,運動速度為30 mm/s,送絲速度為 1.4mm/s(TC4)、1.2mm/s(TA2),TC4 與 TC4 搭接率為 36.3%,TA2 與 TA2 搭接率為35.2%,TC4與TA2搭接率為35.7%;基于電子束熔絲增材制造技術,分別探究了工藝參數(shù)對TC4和TA2成型的影響規(guī)律,確定工藝參數(shù)為:加速電壓為60KV,聚焦電流為659 mA,運動速度為1 mm/s,送絲速度為5 mm/s,電子束流10mA(TC4)、9 mA(TA2);TC4與TC4搭接率40%,TA2與TA2搭接率38.4%。成型的TC4顯微組織分為熱影響區(qū)、梯度循環(huán)組織區(qū)、均勻區(qū)。在成型試樣的沉積底部為自下而上生長的柱狀晶粒,柱狀晶對試樣的各向異性起到很大的作用。成型試樣基板的顯微硬度小于熱影響區(qū)小于梯度循環(huán)組織,均勻組織區(qū)的顯微硬度小于梯度循環(huán)組織區(qū)。沉積塊體試樣力學性能均存在各向異性。沉積塊體在Z軸方向的抗沖擊能力較其余兩個方向高;經(jīng)過仿生方案增材之后的塊體比TC4塊體整體的抗沖擊韌性增強且抗拉強度略有降低;當塊體受到?jīng)_擊時,裂紋遇到TA2時會吸收大量的能量,其作為的軟相會使裂紋發(fā)生偏轉,其中TC4與TA2層間交替沉積在Z軸方向的抗沖擊性能最高;拉伸斷口與沖擊斷口為具有韌窩的韌性斷裂。電子束增材成型試樣的力學性能規(guī)律與等離子弧增材成型試樣相似;經(jīng)過電子束沉積TC4與TA2層間交替試樣比用等離子弧沉積TC4與TA2層間交替試樣得到的抗拉強度、抗沖擊韌性均有提升,實現(xiàn)了在不減小抗拉強度的情況下沖擊韌性提高。
【圖文】：

電弧增材制造技術備受矚目，研究人員對增材成型結構件的顯微組織及力逡逑學性能進行了大量研究。法國Ｒｉｂｅｉｒｏ等人對增材制造系統(tǒng)研究設計機器人，如圖Ｕ逡逑所示，并由其快速成型了典型結構件，如圖１．２所示，研究了其成型后的質量。美國的逡逑Ｏｕｙａｎｇ＾等人對５３５６鋁合金結構件利用變極性的ＴＩＧ焊接系統(tǒng)進行快速成型，對焊接逡逑參數(shù)和焊縫形貌之間存在的關系進行研宄，并研究了預熱溫度、弧長等工藝參數(shù)關系。逡逑５逡逑

后面將該技術運用在飛機機身結構件的增材成型１３６］。逡逑Ｉ邋ｆ邋ｉ逡逑圖１．１邋ＧＭＡＷ快速成型制造系統(tǒng)逡逑近年來，電弧增材制造技術備受矚目，研究人員對增材成型結構件的顯微組織及力逡逑學性能進行了大量研究。法國Ｒｉｂｅｉｒｏ等人對增材制造系統(tǒng)研究設計機器人，如圖Ｕ逡逑所示，并由其快速成型了典型結構件，如圖１．２所示，，研究了其成型后的質量。美國的逡逑Ｏｕｙａｎｇ＾等人對５３５６鋁合金結構件利用變極性的ＴＩＧ焊接系統(tǒng)進行快速成型，對焊接逡逑參數(shù)和焊縫形貌之間存在的關系進行研宄，并研究了預熱溫度、弧長等工藝參數(shù)關系。逡逑５逡逑
【學位授予單位】：南京理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TG146.23

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1 武衛(wèi)莉;陳U

本文編號：2609487