激光快速成形技術(shù)是在快速原型技術(shù)和激光熔覆技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一項(xiàng)高新制造技術(shù),能夠?qū)崿F(xiàn)高性能復(fù)雜結(jié)構(gòu)金屬零件的快速、無模具、近終形制造,在航空、航天領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。本文通過建立比色紅外測溫系統(tǒng),對(duì)成形過程的溫度進(jìn)行測量,研究了各工藝條件對(duì)激光快速成形溫度的影響規(guī)律,并結(jié)合理論分析對(duì)成形精度和凝固組織控制進(jìn)行了探討。取得的主要成果如下: 1.建立了激光快速成形溫度測量系統(tǒng) 利用比色紅外測溫儀建立了激光快速成形的溫度測量系統(tǒng),能夠?qū)崿F(xiàn)熔化區(qū)域溫度的實(shí)時(shí)跟蹤測量和定點(diǎn)測量。 2.揭示了各工藝條件對(duì)激光快速成形熱行為的影響 通過溫度測量揭示了送粉率、掃描速度、激光功率、光斑直徑、保護(hù)氣體流量和送粉點(diǎn)位置對(duì)熔池溫度的影響規(guī)律; 單道多層熔覆和多道搭接熔覆過程具有溫度累積特性,這一特性將導(dǎo)致逐層逐道沉積時(shí)熔覆層尺寸的增加以及溫度梯度的下降。而溫度梯度的下降使枝晶一次間距逐漸增大。 3.提出熔覆層厚度反饋控制方案 改變質(zhì)量輸入的層厚控制:激光功率和掃描速度恒定時(shí),熔池溫度隨熔覆層厚度的減小而增大,通過控制送粉率或送粉點(diǎn)位置可以實(shí)現(xiàn)熔...

【文章頁數(shù)】：103 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
目錄
第1章 緒論
    1.1 激光快速成形技術(shù)的原理及特點(diǎn)
    1.2 激光快速成形技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用
    1.3 激光與材料之間的相互作用
        1.3.1 激光與粉末的相互作用
            1.3.1.1 粉末材料對(duì)激光的吸收
            1.3.1.2 粉末流對(duì)激光的衰減
        1.3.2 粉末與基材的相互作用
    1.4 激光快速成形過程的熱行為
        1.4.1 熔池溫度的測量
        1.4.2 熔池溫度場測量
    1.5 激光快速成形過程的實(shí)時(shí)監(jiān)測與閉環(huán)控制
        1.5.1 熔覆層厚度的實(shí)時(shí)監(jiān)測與控制
        1.5.2 沉積高度的閉環(huán)控制
        1.5.3 基于紅外成像監(jiān)測的熔池幾何尺寸控制
        1.5.4 熔池溫度的閉環(huán)控制
        1.5.5 粉末輸送過程的實(shí)時(shí)監(jiān)測與控制
    1.6 激光快速成形組織形成
        1.6.1 強(qiáng)制生長條件下的快速枝晶生長
        1.6.2 柱狀晶/等軸晶生長轉(zhuǎn)變
        1.6.3 激光熔池形狀對(duì)微觀組織的影響
        1.6.4 激光快速成形組織特征
    1.7 有待進(jìn)一步研究的問題
    參考文獻(xiàn)
第2章 研究方案
    2.1 研究目的及主要研究內(nèi)容
    2.2 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的建立
        2.2.1 激光快速成形系統(tǒng)
        2.2.2 測溫儀器的選擇
        2.2.3 測溫儀的標(biāo)定
            2.2.3.1 黑體標(biāo)定
            2.2.3.2 熱電偶標(biāo)定
        2.2.4 激光快速成形熔池區(qū)域測溫系統(tǒng)
    2.3 實(shí)驗(yàn)材料及試樣處理
        2.3.1 實(shí)驗(yàn)材料
        2.3.2 試樣制備
        2.3.3 分析儀器
    2.4 本章小結(jié)
    參考文獻(xiàn)
第3章 激光快速成形的溫度測量
    3.1 前言
    3.2 熔池區(qū)域溫度的測量
        3.2.1 熔池溫度的實(shí)時(shí)跟蹤測量
        3.2.2 定點(diǎn)溫度測量
    3.3 成形工藝參數(shù)對(duì)熔池溫度的影響
        3.3.1 同步送進(jìn)粉末對(duì)熔池溫度的影響
        3.3.2 掃描速度對(duì)熔池溫度的影響
        3.3.3 激光功率對(duì)熔池溫度的影響
        3.3.4 激光光斑尺寸對(duì)熔池溫度梯度的影響
        3.3.5 保護(hù)氣體流量對(duì)熔池的冷卻作用
        3.3.6 粉末送入位置對(duì)熔池溫度的影響
    3.4 多層熔覆過程熔池溫度測量
    3.5 多道搭接熔覆過程溫度測量
    3.6 熔覆層厚度控制的探討
        3.6.1 改變質(zhì)量輸入的層厚控制
        3.6.2 改變能量輸入的層厚控制
    3.7 本章小結(jié)
    參考文獻(xiàn)
第4章 激光多層熔覆外延定向凝固研究
    4.1 前言
    4.2 激光多層熔覆凝固組織的影響因素
        4.2.1 基體晶體取向?qū)δ探M織的影響
        4.2.2 熔池后沿固液界面形狀對(duì)凝固組織的影響
        4.2.3 重熔深度對(duì)凝固組織的影響
    4.3 凝固過程的 CET轉(zhuǎn)變
        4.3.1 柱狀生長
        4.3.2 等軸生長
        4.3.3 柱狀/等軸生長轉(zhuǎn)變(CET)
    4.4 激光熔覆熔池后沿凝固條件分析
    4.5 激光快速成形定向凝固及單晶制備
        4.5.1 在(001)晶面上沿[100]方向熔覆
        4.5.2 在與(001)晶面成一定角度的表面上熔覆
    4.6 熔覆過程的有限元模擬
    4.7 本章小結(jié)
    參考文獻(xiàn)
結(jié)論
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文
致謝



本文編號(hào)：3783583