Ti-48Al-2Cr-2Nb是綜合性能最佳的TiAl合金之一,但是由于其鑄態(tài)組織為粗大柱狀晶組織,導(dǎo)致熔模鑄造和電火花加工中存在工序繁多、強(qiáng)度和延展性難以平衡和孔隙難以徹底消除等問題,嚴(yán)重限制了其工程化應(yīng)用。激光選區(qū)熔化（Selective Laser Melting,SLM）的成形件晶粒細(xì)小、組織均勻、力學(xué)性能優(yōu)異,但是成形過程存在高殘余應(yīng)力和在線質(zhì)量控制困難等問題,導(dǎo)致SLM成形零件與傳統(tǒng)方法在微觀組織與性能方面存在明顯差異。因此,本文以Ti-48Al-2Cr-2Nb合金粉末為研究對象,采用正交試驗(yàn)、金相分析、掃描電鏡、XRD等測試手段及方法,研究SLM成形Ti-48Al-2Cr-2Nb合金的工藝規(guī)律、顯微組織及力學(xué)性能,探討改善其性能和組織的參數(shù)及途徑。主要研究內(nèi)容及結(jié)果如下:1.研究了激光功率、掃描速度、掃描間距和鋪粉層厚對SLM成形Ti-48Al-2Cr-2Nb合金致密度、微觀組織與維氏硬度的演變規(guī)律。激光掃描形成的熔池可分割成三個(gè)區(qū)域:粗晶區(qū)、過渡區(qū)和細(xì)品區(qū)。影響成形質(zhì)量的主要因素是激光功率和掃描速度,當(dāng)激光功率90W,掃描速度1000mm/s,掃描間距90μm,鋪粉層厚... 

【文章來源】：北華航天工業(yè)學(xué)院河北省

【文章頁數(shù)】：69 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

SLM工藝流程示意圖

北華航天工業(yè)學(xué)院碩士學(xué)位論文7圖1.2SLM成形Ti-48Al-2Cr-2Nb合金工藝流程圖1.5.1Ti-48Al-2Cr-2Nb粉末檢驗(yàn)SLM的成形零件最終結(jié)果受到多方面因素的影響，其中起決定性因素的就是成形粉末的質(zhì)量，大小均勻、組織致密的Ti-48Al-2Cr-2Nb合金粉末是成形高質(zhì)量零件的先決條件。惰性氣體霧化法制備鈦鋁基合金粉末是目前國內(nèi)外主流的方法[20]，其制備的鈦鋁合金粉末具有氧含量低、球形度高等優(yōu)點(diǎn)，非常適合SLM成形。本試驗(yàn)所選用的原材料粉末為西安賽隆金屬提供的惰性氣體霧化制備Ti-48Al-2Cr-2Nb（at.%）合金粉末。Ti-48Al-2Cr-2Nb合金成形零件性能穩(wěn)定，密度低，力學(xué)性能好，工程化能力優(yōu)異，合金的低密度可達(dá)到減重效果，低熱膨脹系數(shù)可減輕熱疲勞問題，高熱傳導(dǎo)對采用外部冷卻，從而提高使用溫度非常有利[21]。合金粉末主要化學(xué)成分如表1.2所示。表1.2Ti-48Al-2Cr-2Nb合金粉末化學(xué)成分元素成分Al.鋁Cr.鉻Fe.鐵Nb.鈮C.碳N.氮O.氧H.氫Ti.鈦Wt%33.932.520.0534.500.0090.0030.0820.001余量成形之前Ti-48Al-2Cr-2Nb合金需密封存放在專用的密封罐內(nèi)，隔絕氧氣，置于陰涼干燥恒溫的環(huán)境中，放入送粉倉之前應(yīng)進(jìn)行烘干處理，目的是排出粉末中存在的氧氣和水分。為了能夠得到更加精確的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，需對粉末材料進(jìn)行復(fù)檢。首先觀察粉末外觀無明顯結(jié)塊、夾雜，質(zhì)地均勻，利于刮刀鋪展。歐奇奧ALPAGA500NANO粒度儀用于研究粉末的粒度分布，如圖1.3a所示。Ti-48Al-2Cr-2Nb合金粉末粒徑分布如圖1.3b所示，合金粉末具有相對較寬的粒徑分布，但主要集中在15μm-53μm之間，D50為32.9μm，由其粒徑分布圖可知粉末顆粒粒徑呈正態(tài)分布，這樣的粉末鋪展的粉層更加致密，有利于提高SLM成形零件的相對致密度。

Ti-48Al-2Cr-2Nb合金激光選區(qū)熔化成形工藝研究8圖1.3a)歐奇奧ALPAGA500NANO粒度儀b)Ti-48Al-2Cr-2Nb粉末粒徑分布圖Ti-48Al-2Cr-2Nb合金粉末樣品的掃描電子顯微鏡（SEM）圖像由Zeiss蔡司SUPRA55VP場發(fā)射掃描電鏡獲得，放大倍數(shù)500倍，如圖1.4a所示。其微觀形貌如圖1.4b所示，可以看出，Ti-48Al-2Cr-2Nb合金粉末顆粒主要為球形或近球形，這是保證良好流動性的前提，同時(shí)也利于刮刀平鋪粉末層，雖然大顆粒表面粘附有尺寸較小的衛(wèi)星球，但是可以滿足激光選區(qū)熔化成形要求。圖1.4a)ZeissSUPRA55VP場發(fā)射掃描電鏡b)Ti-48Al-2Cr-2Nb粉末形貌1.5.2試驗(yàn)設(shè)備和方法SLM成形過程中存在大量的光和熱，激光經(jīng)過透鏡掃描粉床，粉末層吸收能量后迅速熔化，并與上一層粘連，最終成形實(shí)體。成形的過程十分復(fù)雜，基板溫度、激光類型及特性、工藝參數(shù)和粉末自身特性等多達(dá)130種[22]因素共同影響成形質(zhì)量，要想同時(shí)考慮所有因素在具體實(shí)施過程中并不可行，只能優(yōu)先考慮對成形質(zhì)量影響大的因素，這就彰顯出成形設(shè)備選擇的重要性。德國是世界上較早研究和發(fā)展SLM成形設(shè)備的國家之一，同時(shí)也是第一個(gè)研發(fā)出SLM成形設(shè)備的國家，其SLM成形技術(shù)居世界主導(dǎo)地位。本試驗(yàn)所采用的SLM裝備是德國EOS公司自主研發(fā)的M290型快速成形系統(tǒng)，主要由M290主體、水冷機(jī)和保護(hù)氣

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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[6]Ti-48Al-2Cr-2Nb熔模鑄造應(yīng)力及缺陷的研究[D]. 王玉.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2013
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本文編號：3476196