由于鈦合金與不銹鋼的物理性質和化學性質之間的差異,其焊接一直是一個難以解決的問題。本文基于電子束粉末增材制造工藝進行了鈦合金/不銹鋼的梯度過渡接頭的研制。研制了電子束粉末增材高精度鋪粉裝置,供粉缸和成型缸通過伺服電機驅動,升降定位精度達到0.01mm,速度為1mm/s;刮粉器采用步進電機驅動,實現穩(wěn)定鋪粉,速度為10mm/s,鋪粉裝置的有效工作空間為50mm,滿足梯度接頭的電子束粉末增材工藝的要求。對鈦/鋼連接梯度接頭的結構進行了設計,確定TC4-V-316L的過渡結構即通過V增材層對Ti元素的稀釋來實現Ti與Fe的過渡。對基于TC4基板的V粉末的增材工藝進行研究并最終優(yōu)化工藝參數為:粉末層厚度1.5mm,加速電壓60kV,電子束電流3mA,聚焦電流735mA,掃描速度1.5mm/s,其中隨著增材層數增加電子束電流相應增加;對基于V增材層的316L不銹鋼的增材工藝進行研究及參數優(yōu)化,具體參數為:粉末層厚度1.5mm,加速電壓60kV,電子束電流3mA,聚焦電流735mA,掃描速度1mm/s。通過對梯度接頭的316L不銹鋼的單道增材式樣和多道增材式樣進行顯微組織的分析,發(fā)現兩者的TC4與... 

【文章來源】：南京理工大學江蘇省 211工程院校

【文章頁數】：86 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 課題研究的意義和目的
    1.2 鈦/鋼的焊接性及難點
        1.2.1 物理性質對焊接性的影響
        1.2.2 化學性質對焊接性的影響
        1.2.3 鈦/鋼焊接的難點
    1.3 鈦/鋼過渡連接的研究現狀
        1.3.1 熔化焊
        1.3.2 壓焊
        1.3.3 釬焊
    1.4 電子束粉末增材工藝的研究現狀
        1.4.1 電子束粉末增材原理
        1.4.2 電子束粉末增材工藝的研究現狀
    1.5 課題的研究內容
        1.5.1 課題研究路線
        1.5.2 課題研究的主要內容
2 實驗材料、設備、方法及梯度接頭設計
    2.1 試驗材料
    2.2 實驗設備
        2.2.1 電子束焊機
        2.2.2 電子束掃描控制系統(tǒng)
    2.3 電子束粉末增材制造系統(tǒng)搭建
        2.3.1 研制電子束粉末增材鋪粉設備設計思路
        2.3.2 研制電子束粉末增材鋪粉設備機械結構設計
        2.3.3 研制電子束粉末增材鋪粉設備電氣控制系統(tǒng)
    2.4 檢測設備與試驗方法
        2.4.1 金相分析試驗
        2.4.2 掃描電鏡及EDS分析試驗
        2.4.3 顯微硬度試驗
        2.4.4 物相分析試驗
    2.5 鈦/鋼連接梯度接頭的設計
        2.5.1 鈦/鋼連接梯度接頭的設計原理
        2.5.2 鈦/鋼連接梯度接頭的結構設計及其表征方法
        2.5.3 鈦/鋼連接梯度接頭的成分梯度實現的方案擬定
        2.5.4 鈦/鋼連接梯度接頭的理想元素變化情況
3 TC4-V成分過渡增材工藝研究
    3.1 電子束增材防“吹粉”問題研究
    3.2 V粉的電子束增材工藝參數初步探究
        3.2.1 電子束電流對V粉增材的影響
        3.2.2 掃描速度對V粉增材的影響
        3.2.3 聚焦電流對V粉增材的影響
        3.2.4 粉末厚度對V粉增材的影響
    3.3 V粉的電子束增材工藝研究與參數優(yōu)化
        3.3.1 正交試驗方案確定
        3.3.2 正交試驗結果
        3.3.3 搭接率試驗
        3.3.4 增材層數對工藝參數的影響
    3.4 V粉粉末增材的實驗結果
        3.4.1 V粉增材的第一層結果
        3.4.2 V粉增材的第二層結果
    3.5 本章小結
4 基于V增材層的316L不銹鋼的增材工藝研究
    4.1 316L不銹鋼粉末的增材工藝研究與參數優(yōu)化
        4.1.1 電子束電流對316L不銹鋼成型的影響
        4.1.2 電子束掃描速度對316L不銹鋼成型的影響
        4.1.3 電子束聚焦電流對316L不銹鋼成型的影響
    4.2 基于V粉末和316L不銹鋼粉末增材成型的對比分析
    4.3 基于V增材層的316L不銹鋼粉末的增材結果
    4.4 本章小結
5 鈦/鋼連接梯度接頭的組織分析與力學性能研究
    5.1 鈦/鋼連接梯度接頭的宏觀結構特征
    5.2 鈦/鋼連接梯度接頭的組織分析
        5.2.1 TC4基板的組織分析
        5.2.2 TC4-V熔合區(qū)的組織分析
        5.2.3 V增材區(qū)的組織分析
        5.2.4 V-316L不銹鋼熔合區(qū)的組織分析
        5.2.5 316L不銹鋼增材區(qū)的組織分析
    5.3 鈦/鋼連接梯度接頭的成分分析
        5.3.1 鈦/鋼連接梯度接頭的整體成分分析
        5.3.2 Ti-V區(qū)的成分分析
        5.3.3 V增材區(qū)的成分分析
        5.3.4 V-316L不銹鋼區(qū)的成分分析
        5.3.5 316L不銹鋼區(qū)的成分分析
    5.4 鈦/鋼連接梯度接頭的力學性能分析
        5.4.1 鈦/鋼連接梯度接頭的顯微硬度分析
        5.4.2 鈦/鋼連接梯度接頭的斷裂面分析
    5.5 鈦/鋼連接梯度接頭的XRD物相分析
    5.6 V/鋼過渡層脆化斷裂的原理分析
    5.7 本章小結
6 課題結論與展望
    6.1 課題結論
    6.2 課題展望
致謝
參考文獻
附錄


【參考文獻】：
期刊論文
[1]掃描策略及束流參數對TC4合金電子束快速成形過程的影響[J]. 劉楠,賈亮,楊廣宇,湯慧萍,王建.  熱加工工藝. 2015(12)
[2]電子束選區(qū)熔化成形技術研究進展[J]. 湯慧萍,王建,逯圣路,楊廣宇.  中國材料進展. 2015(03)
[3]電子束選區(qū)熔化成形316L不銹鋼的工藝研究[J]. 郭超,林峰,葛文君.  機械工程學報. 2014(21)
[4]基于電子束熱源的釩合金/不銹鋼連接技術研究[J]. 王亞榮,張勇智,許超,余洋.  機械工程學報. 2014(10)
[5]鈦合金鋼管焊接技術研究進展[J]. 洪成江.  中國石油和化工標準與質量. 2013(13)
[6]電子束快速成形TC18合金多次堆積的組織特征研究[J]. 楊光,鞏水利,鎖紅波,陳哲源.  航空制造技術. 2013(08)
[7]掃描路徑對電子束選區(qū)熔化TC4成形件性能影響的數值模擬[J]. 齊海波,楊明輝,齊芳娟.  焊接學報. 2009(08)
[8]中間層厚度對P/M TC4-GCr15擴散焊接頭強度的影響[J]. 郎澤保,呂宏軍,王亮.  宇航材料工藝. 2009(04)
[9]聚變堆用結構材料的研究現狀與進展[J]. 于興哲,宋月清,崔舜,李明,李增德.  材料導報. 2008(02)
[10]電子束熔融直接金屬成型工藝的研究[J]. 劉海濤,趙萬華,唐一平.  西安交通大學學報. 2007(11)

博士論文
[1]鈦合金與不銹鋼真空熱軋形變連接機理研究[D]. 趙東升.哈爾濱工業(yè)大學 2008



本文編號：3172299