Inconel 718合金是一種時效強(qiáng)化的鎳基高溫合金,在航空航天、核能化工等領(lǐng)域具有重要的用途。隨著現(xiàn)代工業(yè)的飛速發(fā)展,對Inconel 718合金零件的結(jié)構(gòu)復(fù)雜度、尺寸精度以及力學(xué)性能的進(jìn)一步提升提出了更高的要求。選區(qū)激光熔化技術(shù)（Selective Laser Melting,SLM）能夠克服傳統(tǒng)制造方法中的幾何限制、精度不足等問題,近年來受到業(yè)界重視。然而,SLM技術(shù)也存在一些不足,目前僅局限于少數(shù)幾種金屬粉末的成形,并且成形件存在孔隙率高、致密度低以及裂紋等缺陷。因此,開展SLM成形Inconel 718復(fù)合材料組織性能的研究,具有重要的理論和實際意義。本文采用優(yōu)化的SLM工藝成功制備了純Inconel 718合金和TiN/Inconel 718復(fù)合材料試樣,主要研究了TiN顆粒加入及熱處理工藝對試樣微觀組織和力學(xué)性能的影響規(guī)律。研究結(jié)果表明:激光工藝參數(shù)對試樣的成形質(zhì)量和顯微組織具有顯著的影響,試樣致密度ρ隨著激光能量密度E的增大呈先增后減的趨勢,兩者之間的關(guān)系式為:=-2.65072×10^-42+9.447×10^-2<... 

【文章來源】：吉林大學(xué)吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：98 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

選區(qū)激光熔化（SLM）設(shè)備原理圖

第1章緒論5精度不足等問題，而鎳基高溫合金因其良好的高溫強(qiáng)度和蠕變強(qiáng)度而被廣泛應(yīng)用于航空航天領(lǐng)域[58]。因此，SLM技術(shù)成形鎳基高溫合金的研究受到了國內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注。本節(jié)從SLM技術(shù)制備鎳基高溫合金的成形工藝、組織性能以及后續(xù)熱處理對SLM成形零件的影響等方面進(jìn)行介紹。1.3.1SLM技術(shù)制備鎳基高溫合金成形工藝研究SLM技術(shù)作為一種新型制造技術(shù)，探索合適的工藝參數(shù)對于SLM成形金屬零件至關(guān)重要。目前，有許多關(guān)于成形工藝方面的研究，包括成形粉末特性研究、激光工藝參數(shù)研究。其中，研究較多的成形材料主要有Inconel718、Inconel738LC、Inconel625和Invar36等。蘭州理工大學(xué)的尹燕等人[59]研究了不同顆粒分布段的粉末對SLM成形過程中鋪粉效果和成形效果的影響。結(jié)果表明：粉末粒度過小會造成粉末團(tuán)聚，鋪粉過程中出現(xiàn)波浪紋；粒度過大會增加粉末顆粒與顆粒之間的孔隙，在快速熔化與冷卻的過程中熔體不能充分的填充孔隙，易造成孔洞；而粒度介于15~53μm之間且平均粒徑約為32μm左右的粉末顆�？梢蕴岣叱尚渭某尚钨|(zhì)量；另外，打印過程中的激光照射角度不同、鋪粉不均以及散熱條件的變化導(dǎo)致“微熔池”表面張力改變，從而導(dǎo)致熔化道的形狀、長度、寬度大小不一致。在電子掃描顯微鏡（SEM）下觀察成形試樣的組織，可知SLM成形試樣的組織呈胞狀晶形態(tài)，如圖1.2所示。圖1.2GH4169成型件胞狀晶組織形貌圖Fig.1.2CellularCrystalMicrostructuresofGH4169alloypowderfabricatedbySLM新加坡南洋理工大學(xué)的Nguyen等人[60]采用不同的鋪粉層厚度（20、30、40和50μm）分別制備了Inconel718合金試樣。結(jié)果表明：鋪粉層厚度越小，SLM成形試樣的尺寸精度越好，試樣的致密度越大。且采用較小的鋪粉層厚度成形的試樣

，研究了連續(xù)波（CW）激光模式和準(zhǔn)連續(xù)波（QCW）激光模式對鎳基高溫合金成形過程中Nb元素偏析和Laves相形成的影響。如圖1.3所示，其研究表明：采用CW激光模式成形的Inconel718合金傾向于形成柱狀枝晶、較為嚴(yán)重的Nb元素偏析和連續(xù)分布的長鏈形Laves相。而采用QCW激光模式制備Inconel718合金可減少成形試樣組織中的Nb元素偏析和Laves相，這是由于在QCW激光模式下較快的熔池冷卻速度、枝晶生長速度以及良好的溶質(zhì)俘獲能力等促進(jìn)了細(xì)小等軸枝晶的形成，從而減少了Nb元素偏析并形成細(xì)小離散的Laves相顆粒。圖1.3CW樣品和QCW樣品的Laves相顆粒形態(tài)和Nb元素分布Fig.1.3ThemorphologiesofLavesphaseparticlesandNbelementdistributions德國聯(lián)邦材料研究與檢測中心的NareshNadammal等人[63]采用SLM技術(shù)制備了不同分區(qū)長度（L）的Inconel718合金試樣，其掃描策略如圖1.4所示。對其顯微組織、晶體織構(gòu)和殘余應(yīng)力進(jìn)行了表征，研究了L對SLM成形合金試樣的影響。結(jié)果表明：L擴(kuò)大10倍會導(dǎo)致合金試樣強(qiáng)度降低50%。這是由于L的變化伴

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Effect of scanning strategy on grain structure and crystallographic texture of Inconel 718 processed by selective laser melting[J]. H.Y.Wan,Z.J.Zhou,C.P.Li,G.F.Chen,G.P.Zhang.  Journal of Materials Science & Technology. 2018(10)
[2]激光選區(qū)熔化成形高溫鎳基合金研究進(jìn)展[J]. 王迪,錢澤宇,竇文豪,楊永強(qiáng),李晟,白玉超,肖澤鋒.  航空制造技術(shù). 2018(10)
[3]錫青銅激光選區(qū)熔化工藝及其性能[J]. 白玉超,楊永強(qiáng),王迪,肖然,劉洋.  稀有金屬材料與工程. 2018(03)
[4]選區(qū)激光熔化鈷鉻烤瓷合金的研究進(jìn)展[J]. 鄢祥,林紅.  中華口腔醫(yī)學(xué)雜志. 2018 (02)
[5]選區(qū)激光熔化及熱處理工藝對鈷鉻合金力學(xué)性能的影響[J]. 許建波,張慶茂,姚錫禹,郭亮,馬文有.  強(qiáng)激光與粒子束. 2017(11)
[6]選區(qū)激光熔化GH4169粉體特性及成型件組織結(jié)構(gòu)的研究[J]. 尹燕,劉鵬宇,路超,蔡偉軍,肖夢智,張瑞華,屈岳波.  熱噴涂技術(shù). 2017(03)
[7]激光選區(qū)熔化成形模具鋼的發(fā)展現(xiàn)狀及前景[J]. 文世峰,季憲泰,周燕,魏青松.  激光與光電子學(xué)進(jìn)展. 2018(01)
[8]K640高溫合金選區(qū)激光熔化成形工藝及性能研究[J]. 楊恬恬,閆岸如,王燕靈,馬志紅,杜云,王智勇.  應(yīng)用激光. 2016(01)
[9]高溫合金材料特性及加工技術(shù)進(jìn)展[J]. 吳明陽,王博,程耀楠,趙旭,高永斌.  哈爾濱理工大學(xué)學(xué)報. 2015(06)
[10]高沉積率激光金屬沉積Inconel 718的孔隙率控制[J]. 仲崇亮,付金寶,丁亞林,Andres Gasser.  光學(xué)精密工程. 2015(11)

博士論文
[1]AlCu5MnCdVA鋁合金的激光選區(qū)熔化成形熔凝行為研究[D]. 胡志恒.華中科技大學(xué) 2018
[2]激光選區(qū)熔化成形鎳基高溫合金的組織與性能演變基礎(chǔ)研究[D]. 李帥.華中科技大學(xué) 2017
[3]金屬粉末選擇性激光熔化成形的關(guān)鍵基礎(chǔ)問題研究[D]. 李瑞迪.華中科技大學(xué) 2010

碩士論文
[1]Cu基復(fù)合材料選區(qū)激光熔化數(shù)值模擬及實驗研究[D]. 戴冬華.南京航空航天大學(xué) 2014



本文編號：3510263