【摘要】：鐵基非晶合金因其具有較大的過(guò)冷液相區(qū)間,優(yōu)異的力學(xué)性能,耐磨耐腐蝕性能以及優(yōu)異的軟磁性能受到廣泛關(guān)注。但由于加工方法不成熟,鐵基非晶合金在工業(yè)生產(chǎn)中的進(jìn)一步應(yīng)用受到限制。氣動(dòng)噴射增材制造是一種新型的三維成形技術(shù),因其具有設(shè)備成本低、材料適用廣泛等優(yōu)點(diǎn),在金屬、陶瓷等材料3D打印領(lǐng)域具有非常好的應(yīng)用前景。本研究提出采用氣動(dòng)噴射增材制造的技術(shù)來(lái)制備鐵基非晶合金,對(duì)鐵基非晶合金廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)等領(lǐng)域有重要的推動(dòng)作用。以配制粘度適中、高固相含量、分散均勻穩(wěn)定的漿料為目標(biāo),針對(duì)鐵基非晶合金漿料的制備和流變性能進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究�；赪ashburn方程設(shè)計(jì)開(kāi)展了濕潤(rùn)性實(shí)驗(yàn)和懸浮穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn),定性分析了不同形貌和粒度鐵基非晶合金粉末的濕潤(rùn)性及懸浮穩(wěn)定性,PH值對(duì)粉末濕潤(rùn)性和漿料懸浮穩(wěn)定性的影響,以及不同種類分散劑對(duì)鐵基非晶合金粉末的分散效果。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,粒度大且球形度好的粉末濕潤(rùn)性好,堿性環(huán)境不利于鐵基非晶合金粉末的濕潤(rùn)和穩(wěn)定分散,分散劑聚丙烯酸銨的分散效果最好,粒度小且球形度好的粉末分散更穩(wěn)定。制備出了固含量為50%,分散均勻穩(wěn)定的鐵基非晶合金漿料。利用旋轉(zhuǎn)式粘度計(jì)測(cè)量了漿料粘度,鐵基非晶合金粉末漿料屬于非牛頓流體,且其粘度值隨著粘結(jié)劑的含量變化而變化。針對(duì)漿料的流變特性搭建了氣動(dòng)噴射增材制造成形系統(tǒng),并對(duì)鐵基非晶合金粉末漿料進(jìn)行了三維打印成形。設(shè)計(jì)正交試驗(yàn),探究氣壓、平臺(tái)速度和打印層高三個(gè)打印參數(shù)對(duì)打印線寬的影響規(guī)律。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明平臺(tái)速度對(duì)線寬的影響最大,噴射氣壓對(duì)線寬的影響次之,打印層高對(duì)線寬的影響最小。優(yōu)化了基板材料、路徑規(guī)劃和氣壓延遲等工藝參數(shù),提高了打印件質(zhì)量。利用非接觸式三維掃描技術(shù)重構(gòu)了打印件的三維模型,與其原三維數(shù)字模型進(jìn)行對(duì)比,得到打印件的最大變形量為1.525 mm,平均變形量為0.256 mm,所搭建的氣動(dòng)噴射增材制造成形系統(tǒng)具有較好的打印精度。對(duì)鐵基非晶合金打印件進(jìn)行干燥脫脂燒結(jié)處理研究。研究了干燥時(shí)間與干燥速度的關(guān)系,制定了合理的干燥制度。對(duì)打印件進(jìn)行熱重分析,確定了打印件中有機(jī)物的分解溫度,制定了以3℃/min的溫升速率升至350℃,保溫20 min,再以3℃/min的溫升速率升至390℃,保溫20 min,再以3℃/min的溫升速率升至450℃,保溫20 min的脫脂制度。通過(guò)差熱分析,確定了鐵基非晶合金的玻璃態(tài)轉(zhuǎn)化溫度T_g=501℃,第一晶化溫度T_(x1)=602℃,第二晶化溫度T_(x2)=647℃,第三晶化溫度T_(x3)=702℃。實(shí)驗(yàn)分析了燒結(jié)溫度和保溫時(shí)間兩個(gè)參數(shù)對(duì)燒結(jié)件性能的影響。當(dāng)燒結(jié)溫度為580℃,保溫時(shí)間為1 h時(shí),燒結(jié)件沒(méi)有發(fā)生晶化,且相對(duì)密度較大,致密度較好。
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TG139.8
【圖文】：

吉林大學(xué)碩士學(xué)位論文非周期性的，主要表現(xiàn)為長(zhǎng)程無(wú)序短程有序，使其具有傳的同時(shí)，還具有優(yōu)異的力學(xué)性能，不同體系的非晶合金的[15]，此外一些非晶合金還具有超塑性，優(yōu)異的軟磁和硬磁在工業(yè)生產(chǎn)、體育器材、生物醫(yī)學(xué)、消費(fèi)電子領(lǐng)域具有巨材料能否廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)的關(guān)鍵在于是否有針對(duì)這法。非晶合金的體系自由能比其對(duì)應(yīng)的晶態(tài)合金要高，這穩(wěn)定的非晶合金在受熱過(guò)程中會(huì)發(fā)生不可逆的晶化，同時(shí)，優(yōu)異的軟磁和硬磁，耐磨耐腐蝕等性能也會(huì)消失，因此最大的挑戰(zhàn)就是避免發(fā)生晶化[19]。非晶合金的三維成形結(jié)成形技術(shù)[20-22]、熱塑性成形技術(shù)[19]和增材制造技術(shù)[23]

非晶合金的體系自由能比其對(duì)應(yīng)的晶態(tài)合金要高，這種狀態(tài)的。不穩(wěn)定的非晶合金在受熱過(guò)程中會(huì)發(fā)生不可逆的晶化，同時(shí)其高屈超塑性，優(yōu)異的軟磁和硬磁，耐磨耐腐蝕等性能也會(huì)消失，因此非晶合過(guò)程中最大的挑戰(zhàn)就是避免發(fā)生晶化[19]。非晶合金的三維成形方法主冶金固結(jié)成形技術(shù)[20-22]、熱塑性成形技術(shù)[19]和增材制造技術(shù)[23]。圖 1.1 非晶合金

合金[25]。韓國(guó)延世大學(xué)的 H.J. Kim 等人以非晶合金粉末為原料，使用的方法加工成形了大塊非晶合金，其強(qiáng)度高達(dá) 1.9 GPa[26]。非晶合金在一定溫度范圍內(nèi)會(huì)發(fā)生軟化且不會(huì)晶化，所以可以利用熱塑其進(jìn)行加工。非晶合金在加熱過(guò)程中會(huì)發(fā)生從固態(tài)到過(guò)冷液態(tài)的轉(zhuǎn)變，的溫度點(diǎn)稱為玻璃態(tài)轉(zhuǎn)變溫度。過(guò)冷液態(tài)的非晶合金繼續(xù)加熱會(huì)發(fā)生不化轉(zhuǎn)變，發(fā)生晶化轉(zhuǎn)變的溫度點(diǎn)稱為晶化溫度。晶化溫度與玻璃態(tài)轉(zhuǎn)變的溫度區(qū)間稱為過(guò)冷液相區(qū)間，如圖 1.3 所示，非晶合金在過(guò)冷液相區(qū)現(xiàn)出粘度隨著溫度升高而降低的特性，為對(duì)其進(jìn)行熱塑性加工提供了8]。美國(guó)加州科技中心的 Aaron Wiest 將鋯基非晶合金加熱到過(guò)冷液相區(qū)模成形，研究了注模溫度和壓力對(duì)成形件質(zhì)量的影響，最后得到高彎曲件[29]。韓國(guó)科技研究院的 S.-Y. Lee 研究了銅基非晶合金粉末的熱擠出成究了粉末直徑對(duì)成形件強(qiáng)度的影響[30]。美國(guó)耶魯大學(xué)的 J. Schroers 等人成形的方法制備了如圖 1.4 所示的鋯基非晶合金容器[19]。

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2768791