發(fā)布時(shí)間：2021-08-04 00:20

　　鈦及鈦合金因具有比強(qiáng)度高、耐高溫、耐腐蝕等一系列優(yōu)良特性,在航空航天領(lǐng)域被廣泛使用。然而,常規(guī)鈦合金作為航空結(jié)構(gòu)件在苛刻使用環(huán)境中易發(fā)生“鈦火”故障,鈦合金的阻燃問題已成為航空工業(yè)中一項(xiàng)亟待解決的關(guān)鍵問題。為降低“鈦火”對(duì)航空結(jié)構(gòu)件的影響,提高飛機(jī)運(yùn)行的安全性,研制整體阻燃鈦合金是一條可行的技術(shù)途徑。目前,研究最成熟的阻燃鈦合金為Ti-V-Cr系阻燃鈦合金,然而,由于Ti-V-Cr系阻燃鈦合金中成本昂貴、高比重的V元素含量高,不僅大幅度提高了阻燃鈦合金的制備成本,同時(shí)又導(dǎo)致阻燃鈦合金整體的比強(qiáng)度降低,鍛造時(shí)的變形抗力過大,加工困難。因此,迫切需要尋求低成本的阻燃鈦合金制備及加工技術(shù)�；诖�,本文采用激光熔覆沉積技術(shù),在鍛件TC4基體表面熔覆沉積Ti40阻燃鈦合金,目的在于保持鍛件TC4良好綜合性能的前提下,提高常規(guī)鈦合金表面抗燃燒性能。首先,研究了激光熔覆沉積工藝參數(shù)對(duì)鍛件TC4基體表面單道單層沉積Ti40阻燃合金各區(qū)域幾何尺寸和硬度分布的影響規(guī)律;其次,針對(duì)鍛件TC4基體表面多層沉積Ti40阻燃合金,研究了從基體至Ti40沉積區(qū)各區(qū)域組織特征及硬度分布;最后,表征了激光熔覆沉積試樣垂... 

【文章來(lái)源】：長(zhǎng)安大學(xué)陜西省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：73 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

α-Ti和β-Ti的晶體結(jié)構(gòu)圖

圖 1.2 激光熔覆沉積成形過程示意圖：(a) 預(yù)置粉末；(b) 側(cè)軸送粉；(c) 同軸送粉Fig.1.2 Schematic diagram of the laser cladding deposition forming process: (a) Pre-powder; (b)Lateral feeding; (c) Coaxial feeding1.2.2 工藝參數(shù)及其應(yīng)用激光熔覆沉積是激光在基體表面基體熔化、形成熔池、合金材料進(jìn)入熔池熔化、基體材料與沉積材料合金化和非平衡凝固的一個(gè)復(fù)雜過程。沈毅鴻[45]等人采用激光熔覆沉積技術(shù)，研究了激光功率、掃描速度、送粉速率對(duì) 316L 熔覆層幾何形貌與硬度的影響，并解釋了產(chǎn)生這種影響的原因。趙衛(wèi)強(qiáng)等人[46]采用激光熔覆沉積技術(shù)，研究了通過改變工藝參數(shù)對(duì)飛行器結(jié)構(gòu)件材料 TC11 鈦合金顯微組織和力學(xué)性能的影響規(guī)律。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，不同激光功率條件下，沉積得到試樣的微觀組織均為網(wǎng)籃組織，低功率激光熔覆沉積得到試樣的微觀組織尺寸更為細(xì)小，α 相寬度更小。低功率得到的試樣比高功率得到的試樣硬度高出約 15 HB，兩種功率條件下沉積得到的試樣硬度均高出 TC11 鍛件標(biāo)準(zhǔn)硬度

圖 2.2 Ti40 合金粉末的微觀形貌：(a) 低倍 (b) 高倍Fig. 2.2 Micro-morphology of Ti40 alloy powder: (a) low magnification (b) high magnification2.3.2 激光熔覆沉積的系統(tǒng)裝置本文中激光熔覆沉積實(shí)驗(yàn)在專用激光熔覆沉積系統(tǒng)上完成。該系統(tǒng)分別包括一臺(tái) 6kW 半導(dǎo)體激光器、五軸四聯(lián)動(dòng)數(shù)控工作臺(tái)、惰性氣氛保護(hù)室和高精度可調(diào)送粉器。為了防止沉積過程中合金的氧化和夾雜污染，實(shí)驗(yàn)中所用的保護(hù)氣體和載氣氣體均為高純氬氣，成形氣氛中氧含量低于 50 ppm。2.3.3 實(shí)驗(yàn)工藝參數(shù)在激光熔覆沉積實(shí)驗(yàn)過程中，當(dāng)其他工藝參數(shù)確定的條件下，依次改變激光功率，掃描速度、送粉率分別進(jìn)行激光熔覆沉積實(shí)驗(yàn)，沉積時(shí)采用單方向沉積，空走回來(lái)行程，然后逐層沉積。為消除沉積過程中熔池高溫對(duì)送粉噴嘴的累積加熱可能造成的堵粉現(xiàn)象以及確保沉積層冶金質(zhì)量和表面形貌的良好性，沉積 8 層停 30 秒再進(jìn)行 9-12 層的沉積。本實(shí)驗(yàn)所涉及的主要工藝參數(shù)為光斑直徑(Spot diameter, D)、載氣流量（Carrier gas flow

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]大型鈦合金結(jié)構(gòu)件激光直接制造的進(jìn)展與挑戰(zhàn)(邀請(qǐng)論文)[J]. 王華明,張述泉,王向明.  中國(guó)激光. 2009(12)
[2]國(guó)外鈦合金的研究與發(fā)展[J]. 張文毓.  世界有色金屬. 2009(07)
[3]高性能航空金屬結(jié)構(gòu)材料及特種涂層激光熔化沉積制備與成形研究進(jìn)展[J]. 王華明,張凌云,李安,湯海波,張述泉,方艷麗,李鵬.  金屬熱處理. 2008(01)
[4]鈦合金及其應(yīng)用研究進(jìn)展[J]. 邵娟.  稀有金屬與硬質(zhì)合金. 2007(04)
[5]航空用鈦合金的研究與應(yīng)用進(jìn)展[J]. 付艷艷,宋月清,惠松驍,米緒軍.  稀有金屬. 2006(06)
[6]金屬零件激光直接快速成形技術(shù)的研究（下）——國(guó)內(nèi)篇[J]. 張凱,劉偉軍,尚曉峰,王天然.  工具技術(shù). 2005(06)
[7]航空發(fā)動(dòng)機(jī)用600℃高溫鈦合金的研究與發(fā)展[J]. 蔡建明,李臻熙,馬濟(jì)民,黃旭,曹春曉.  材料導(dǎo)報(bào). 2005(01)
[8]微觀組織對(duì)TA15鈦合金力學(xué)性能的影響[J]. 曹京霞,方波,黃旭,李臻熙.  稀有金屬. 2004(02)
[9]國(guó)內(nèi)鈦合金近幾年學(xué)術(shù)研究進(jìn)展[J]. 趙永慶.  鈦工業(yè)進(jìn)展. 2003(Z1)
[10]阻燃鈦合金的研究和發(fā)展[J]. 雷力明,黃旭,王寶,趙紅霞,曹春曉.  材料導(dǎo)報(bào). 2003(05)

博士論文
[1]片狀組織TA15鈦合金α+β相區(qū)塑性變形特性及等軸化行為研究[D]. 董顯娟.南京航空航天大學(xué) 2011

碩士論文
[1]激光立體成形Ti-V-15Cr系合金微觀組織演化及性能[D]. 劉桐.長(zhǎng)安大學(xué) 2017
[2]激光立體成形Ti-25V-15Cr合金的組織和阻燃性能研究[D]. 楊雪坤.長(zhǎng)安大學(xué) 2016
[3]激光直接沉積TC11鈦合金組織及性能研究[D]. 黃柏穎.山東建筑大學(xué) 2013
[4]激光快速成形TC4鈦合金的組織和力學(xué)性能研究[D]. 張霜銀.西北工業(yè)大學(xué) 2006



本文編號(hào)：3320610