發(fā)布時(shí)間：2017-06-23 13:17

  本文關(guān)鍵詞：3D打印兩相鈦合金組織特征及缺陷研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：本文利用體視顯微鏡、金相顯微鏡、掃描電鏡、顯微硬度儀等測(cè)試手段對(duì)3D打印的TC4,TC11和TC18兩相鈦合金的三維組織特征、缺陷及疲勞斷裂行為進(jìn)行了研究,并采用超聲C掃描、熒光和工業(yè)CT三種無損檢測(cè)方法對(duì)不同類型缺陷的進(jìn)行檢測(cè),為3D打印兩相鈦合金的制造、服役及安全性評(píng)價(jià)方面提供理論基礎(chǔ)。金相分析表明,3D打印兩相鈦合金不同成型方向的三維組織特征各不相同。宏觀組織從頂部到底部的特征依次為:薄層等軸晶、柱狀晶、等軸晶。微觀組織在熱處理前后會(huì)發(fā)生從為針狀相組成的魏氏組織轉(zhuǎn)變?yōu)闂U狀相組成的網(wǎng)籃組織;從頂部到底部,相逐漸變粗大。此外,層帶的組織比層帶外粗大,搭接區(qū)的組織比非搭接區(qū)粗大。通過斷口分析和金相分析,發(fā)現(xiàn)兩相鈦合金中發(fā)現(xiàn)了氣孔、高密夾雜、未熔合、冷隔缺陷、未熔粉末顆粒等五種類型的缺陷,除氣孔外,其他缺陷形態(tài)和鑄造及鍛造合金有明顯不同。氣孔、高密度夾雜表現(xiàn)為點(diǎn)缺陷,對(duì)周圍組織及硬度沒有明顯的影響,未熔粉末顆粒和未熔合主要出現(xiàn)在層間或道間,表現(xiàn)為面積型缺陷,大部分對(duì)周圍組織及硬度沒有明顯的影響,但也存在特殊的未熔合使微觀組織和硬度均發(fā)生了改變。冷隔缺陷表現(xiàn)為體積型缺陷,主要分布在熔覆層間液流匯合處,對(duì)周圍組織產(chǎn)生了一定的影響。與傳統(tǒng)鍛造鈦合金相比,3D打印兩相鈦合金不同疲勞加載方向斷裂的疲勞斷口在斷裂行為上既有相似性也有差異性,疲勞源區(qū)位置、疲勞區(qū)的疲勞條帶特征和瞬斷區(qū)的韌窩特征相似,而3D打印兩相鈦合金疲勞斷裂的快速擴(kuò)展區(qū)明顯不同于鍛造合金。不同加載方向3D打印兩相鈦合金疲勞壽命存在一定差異:垂直于沉積方向加載材料疲勞性能更加優(yōu)異,氣孔對(duì)其疲勞壽命的有影響。3D打印兩相鈦合金表面和內(nèi)部缺陷檢測(cè)均可以采用常規(guī)無損檢測(cè)方式。熒光滲透檢測(cè)能夠有效發(fā)現(xiàn)表面開口缺陷,超聲C掃描有效檢出內(nèi)部的氣孔、未熔合、夾雜缺陷,工業(yè)CT也能有效檢出內(nèi)部氣孔、夾雜、未熔合缺陷。在超聲檢測(cè)中,由于3D打印鈦合金中的缺陷形態(tài)有別于鍛造合金,用鍛造合金試塊標(biāo)定時(shí),缺陷尺寸測(cè)量存在一定的誤差。
【關(guān)鍵詞】：3D打印兩相鈦合金 顯微組織 缺陷 疲勞斷裂 無損檢測(cè)
【學(xué)位授予單位】：南昌航空大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TG146.23;TP391.73
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-9
• 第1章 緒論9-18
• 1.1 3D打印9-11
• 1.1.1 激光快速成形技術(shù)9-10
• 1.1.2 電子束熔化成形技術(shù)10-11
• 1.2 兩相鈦合金11-13
• 1.2.1 兩相鈦合金的組織形態(tài)11-12
• 1.2.2 不同組織的力學(xué)性能12-13
• 1.3 3D打印兩相鈦合金的研究現(xiàn)狀13-16
• 1.3.1 國(guó)外研究現(xiàn)狀14
• 1.3.2 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀14-16
• 1.4 本課題的主要研究目的及內(nèi)容16-18
• 1.4.1 本課題的研究目的及意義16
• 1.4.2 本課題的主要研究?jī)?nèi)容16-18
• 第2章 3D打印兩相鈦合金顯微組織研究18-39
• 2.1 引言18-19
• 2.2 試驗(yàn)條件19-20
• 2.2.1 試驗(yàn)材料19
• 2.2.2 試驗(yàn)設(shè)備19
• 2.2.3 試驗(yàn)方案19-20
• 2.3 試驗(yàn)結(jié)果20-35
• 2.3.1 激光快速成形TC4鈦合金的顯微組織20-25
• 2.3.1.1 沉積態(tài)20-23
• 2.3.1.2 熱處理態(tài)23-25
• 2.3.1.3 熱處理前后相形態(tài)變化25
• 2.3.2 激光快速成形TC11鈦合金熱處理后的顯微組織25-28
• 2.3.3 激光快速成形TC18鈦合金熱處理后的顯微組織28-30
• 2.3.4 電子束熔化成形TC18鈦合金的顯微組織30-35
• 2.3.4.1 沉積態(tài)30-33
• 2.3.4.2 熱處理態(tài)（功率與沉積態(tài)時(shí)不同）33-35
• 2.4 組織形成機(jī)理35-38
• 2.4.1 宏觀組織形成機(jī)理35-37
• 2.4.2 微觀組織形成機(jī)理37-38
• 2.5 本章小結(jié)38-39
• 第3章 3D打印兩相鈦合金缺陷研究39-57
• 3.1 引言39
• 3.2 試驗(yàn)條件39-40
• 3.2.1 試驗(yàn)材料39
• 3.2.2 試驗(yàn)設(shè)備39-40
• 3.2.3 試驗(yàn)方案40
• 3.3 缺陷類型40-55
• 3.3.1 氣孔類缺陷40-43
• 3.3.1.1 氣孔類形貌特征觀察40-41
• 3.3.1.2 氣孔類缺陷對(duì)周圍區(qū)域影響分析41-43
• 3.3.1.3 氣孔類缺陷形成原因分析43
• 3.3.2 高密度夾雜43-46
• 3.3.2.1 鎢夾雜形貌特征觀察43-44
• 3.3.2.2 鎢夾雜對(duì)周圍區(qū)域影響分析44-45
• 3.3.2.3 鎢夾雜形成原因分析45-46
• 3.3.3 未熔合缺陷46-50
• 3.3.3.1 未熔合缺陷形貌特征觀察46
• 3.3.3.2 未熔合缺陷對(duì)周圍區(qū)域影響分析46-49
• 3.3.3.3 未熔合缺陷形成原因分析49-50
• 3.3.4 冷隔缺陷50-53
• 3.3.4.1 冷隔缺陷形貌特征觀察50
• 3.3.4.2 冷隔缺陷對(duì)周圍區(qū)域的影響分析50-52
• 3.3.4.3 冷隔缺陷形成原因分析52-53
• 3.3.5 未熔粉末顆粒53-55
• 3.3.5.1 未熔粉末顆粒形貌特征觀察53
• 3.3.5.2 未熔粉末顆粒對(duì)周圍區(qū)域影響分析53-55
• 3.3.5.3 未熔粉末顆粒形成原因分析55
• 3.4 本章小結(jié)55-57
• 第4章 3D打印兩相鈦合金疲勞斷裂行為研究57-76
• 4.1 引言57
• 4.2 試驗(yàn)條件57-58
• 4.2.1 試驗(yàn)材料57-58
• 4.2.2 試驗(yàn)設(shè)備58
• 4.2.3 試驗(yàn)方案58
• 4.3 試驗(yàn)結(jié)果58-74
• 4.3.1 鍛造兩相鈦合金的疲勞斷裂58-60
• 4.3.2 激光快速成形TC11鈦合金的疲勞斷裂60-66
• 4.3.3 電子束熔化成形TC18鈦合金的疲勞斷裂66-72
• 4.3.4 不同加載方向 3D打印兩相鈦合金疲勞壽命分析72-73
• 4.3.5 氣孔缺陷對(duì) 3D打印兩相鈦合金疲勞斷裂的影響73-74
• 4.4 本章小結(jié)74-76
• 第5章 3D打印兩相鈦合金缺陷的檢測(cè)76-85
• 5.1 引言76
• 5.2 試驗(yàn)條件76-77
• 5.2.1 試驗(yàn)材料76
• 5.2.2 試驗(yàn)設(shè)備76
• 5.2.3 試驗(yàn)方案76-77
• 5.3 試驗(yàn)準(zhǔn)備77-81
• 5.3.1 3D打印材料不同方向的聲速差異77
• 5.3.2 不同成形方向組織特征及其對(duì)超聲檢測(cè)的影響77-78
• 5.3.3 不同成形方向的缺陷分布特征78-79
• 5.3.4 異常信號(hào)的超聲檢測(cè)與金相對(duì)比分析79-81
• 5.4 試驗(yàn)結(jié)果81-84
• 5.4.1 熒光檢測(cè)結(jié)果81-82
• 5.4.2 超聲C掃描檢測(cè)結(jié)果82-83
• 5.4.3 CT檢測(cè)結(jié)果83-84
• 5.5 本章小結(jié)84-85
• 第6章 總結(jié)85-87
• 參考文獻(xiàn)87-90
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表論文和參與科研情況說明90-91
• 致謝91-92

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本文編號(hào)：475176